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学而时习之:热处理

已有 4923 次阅读 2019-12-14 15:21 |个人分类:科海泛谈|系统分类:科研笔记

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1) 马氏体、奥氏体

2) 四把火:正火与回火



“马氏体和奥氏体都是钢在热处理过程中的一种组织形态。 马氏体和奥氏体的不同在于,马氏体是体心正方结构,奥氏体是面心立方结构

   奥氏体向马氏体转变仅需很少的能量,因为这种转变是无扩散位移型的,仅仅是迅速和微小的原子重排。马氏体的密度低于奥氏体,所以转变后体积会膨胀。相对于转变带来的体积改变...”


马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称,是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。最先由德国冶金学家 Adolf Martens(1850-1914)于19世纪90年代在一种硬矿物中发现。马氏体的三维组织形态通常有片状(plate)或者板条状(lath),但是在金相观察中(二维)通常表现为针状(needle-shaped),这也是为什么在一些地方通常描述为针状的原因。马氏体的晶体结构为体心四方结构(BCT)。中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。


奥氏体(Austenite)是钢铁的一种层片状的显微组织, [1]  通常是ɣ-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体,也称为沃斯田铁或ɣ-Fe。奥氏体的名称是来自英国的冶金学家罗伯茨·奥斯汀(William Chandler Roberts-Austen)。

奥氏体塑性很好,强度较低,具有一定韧性,不具有铁磁性。奥氏体因为是面心立方,八面体间隙较大,可以容纳更多的碳。 [2] 


铁素体在912°C至1394°C时会相变成奥氏体,由体心立方的结构变成面心立方。奥氏体强度较低,但其溶碳能力较大(1146°C时可以溶进2.04%的碳)。奥氏体系列的不锈钢常用于食品工业和外科手术器材。


CLAM钢全称是中国低活化马氏体钢(China Low Activation Martensitic steel),是低活化铁素体/ 马氏体钢钢 (RAFM)的一种。由中国科学院FDS团队在国家自然科学基金、中科院知识创新工程、973 计划等项目的支持下与国内外多家研究所和大学共同设计和研发的具有中国自主知识产权的、成分及性能优化的RAFM钢 


  整体热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,获得需要的金相组织,以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。


退火是将工件加热到适当温度,根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间,然后进行【随炉】缓慢冷却,目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火作组织准备。

正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。

淬火是将工件加热保温后,在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬火介质中快速冷却。淬火后钢件变硬,但同时变脆,为了及时消除脆性,一般需要及时回火。

为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火 

退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的四把火,其中的淬火与回火关系密切,常常配合使用,缺一不可。

四把火随着加热温度和冷却方式的不同,又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性,把淬火和高温回火结合起来的工艺,称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后,将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间,以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。








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