材料科学
试述淬火钢回火脆性的特征、产生的原因、抑制和消除的方法。
题目
试述淬火钢回火脆性的特征、产生的原因、抑制和消除的方法。
参考答案和解析
正确答案:
（一）第一类回火脆性
特征：
（1）具有不可逆性；
（2）与回火后的冷却速度无关；
（3）断口为沿晶脆性断口。
产生的原因
到目前为止有很多种不同的说法，尚无定论，很可能是多种因素综合作用的结果，而对于不同的钢材来说，也可能是不同因素所致。大致有以下三种观点：
（1）残余A转变理论
根据第一类回火脆性出现的温度范围正好与碳钢回火时残余A转变的温度范围相对应。但有些钢第一类回火脆性与残余A转变并为完全对应，故残余A转变理论，不能解释各种钢的第一类回火脆性。
（2）碳化物析出理论
钢回火时，ε-FeXC转变为χ-Fe5C2或θ-Fe3C的温度与产生第一类回火脆性的温度相近，而新形成的碳化物呈薄片状，且沿板条M的板条间、板条束的边界或片状M的孪晶带或晶界上析出，从而使材料的脆性增加。回火温度如进一步提高，薄片状碳化物将聚集长大和球化，将导致脆性降低，冲击韧性升高。
（3）杂质偏聚理论
也有人认为，S、P、Sb（锑）、As（砷）等杂质元素在回火时向晶界、亚晶界上偏聚，降低了晶界的断裂强度，引起了第一类回火脆性。
防止方法
目前，第一类回火脆性是无法消除的。没有一个有效的热处理方法能消除钢中这种回火脆性，除非不在这个温度范围内回火，也没有能够有效抑制产生这种回火脆性的合金元素。但可以采取以下措施减轻第一类回火脆性。
（1）降低钢中杂质元素的含量；
（2）用Al脱氧或加入Nb、V、Ti等合金元素细化A晶粒；
（3）加入Mo、W等可以减轻；
（4）加入Cr、Si调整温度范围（推向高温）；
（5）采用等温淬火代替淬火回火工艺。
（二）第二类回火脆性
1、温度范围内
450~650℃之间，也称为高温回火脆性。
2、特征
（1）具有可逆性；
（2）与回火后的冷却速度有关；回火保温后，缓冷出现，快冷不出现，出现脆化后可重新加热后快冷消除。（3）与组织状态无关，但以M的脆化倾向大；
（4）在脆化区内回火，回火后脆化与冷却速度无关；
（5）断口为沿晶脆性断口。
3、产生的机理
Sb、Sn、P等杂质元素向原A晶界偏聚是产生第二类回火脆性的主要原因，而Ni、Cr不仅促进杂质元素的偏聚，且本身也偏聚，从而降低了晶界的断裂强度，产生回火脆性。
4、防止方法
（1）提高钢材的纯度，尽量减少杂质；
（2）加入适量的Mo、W等有益的合金元素；
（3）对尺寸小、形状简单的零件，采用回火后快冷的方法；
（4）采用亚温淬火（A1~A3）：
（5）采用高温形变热处理，使晶粒超细化，晶界面积增大，降低杂质元素偏聚的浓度。
特征：
（1）具有不可逆性；
（2）与回火后的冷却速度无关；
（3）断口为沿晶脆性断口。
产生的原因
到目前为止有很多种不同的说法，尚无定论，很可能是多种因素综合作用的结果，而对于不同的钢材来说，也可能是不同因素所致。大致有以下三种观点：
（1）残余A转变理论
根据第一类回火脆性出现的温度范围正好与碳钢回火时残余A转变的温度范围相对应。但有些钢第一类回火脆性与残余A转变并为完全对应，故残余A转变理论，不能解释各种钢的第一类回火脆性。
（2）碳化物析出理论
钢回火时，ε-FeXC转变为χ-Fe5C2或θ-Fe3C的温度与产生第一类回火脆性的温度相近，而新形成的碳化物呈薄片状，且沿板条M的板条间、板条束的边界或片状M的孪晶带或晶界上析出，从而使材料的脆性增加。回火温度如进一步提高，薄片状碳化物将聚集长大和球化，将导致脆性降低，冲击韧性升高。
（3）杂质偏聚理论
也有人认为，S、P、Sb（锑）、As（砷）等杂质元素在回火时向晶界、亚晶界上偏聚，降低了晶界的断裂强度，引起了第一类回火脆性。
防止方法
目前，第一类回火脆性是无法消除的。没有一个有效的热处理方法能消除钢中这种回火脆性，除非不在这个温度范围内回火，也没有能够有效抑制产生这种回火脆性的合金元素。但可以采取以下措施减轻第一类回火脆性。
（1）降低钢中杂质元素的含量；
（2）用Al脱氧或加入Nb、V、Ti等合金元素细化A晶粒；
（3）加入Mo、W等可以减轻；
（4）加入Cr、Si调整温度范围（推向高温）；
（5）采用等温淬火代替淬火回火工艺。
（二）第二类回火脆性
1、温度范围内
450~650℃之间，也称为高温回火脆性。
2、特征
（1）具有可逆性；
（2）与回火后的冷却速度有关；回火保温后，缓冷出现，快冷不出现，出现脆化后可重新加热后快冷消除。（3）与组织状态无关，但以M的脆化倾向大；
（4）在脆化区内回火，回火后脆化与冷却速度无关；
（5）断口为沿晶脆性断口。
3、产生的机理
Sb、Sn、P等杂质元素向原A晶界偏聚是产生第二类回火脆性的主要原因，而Ni、Cr不仅促进杂质元素的偏聚，且本身也偏聚，从而降低了晶界的断裂强度，产生回火脆性。
4、防止方法
（1）提高钢材的纯度，尽量减少杂质；
（2）加入适量的Mo、W等有益的合金元素；
（3）对尺寸小、形状简单的零件，采用回火后快冷的方法；
（4）采用亚温淬火（A1~A3）：
（5）采用高温形变热处理，使晶粒超细化，晶界面积增大，降低杂质元素偏聚的浓度。
如果没有搜索结果，请直接 联系老师 获取答案。
相似问题和答案
第1题：
回火可以消除淬火零件的脆性和应力。
正确答案:正确
第2题：
回火的目的之一是（），消除或减少钢在淬火时产生的内应力，提高钢的塑性和韧性。
正确答案:降低脆性
第3题：
回火用于钢体淬火后，可以消除内应力及由此产生的脆性。
此题为判断题(对，错)。
正确答案：×
第4题：
钢经淬火后，为消除脆性应进行（）处理。
- A、退火
- B、正火
- C、回火
- D、调质
正确答案:C
第5题：
钢的回火是为了降低脆性及消除或减少工件淬火后存在很大（）和脆性。
- A、表面应力
- B、内应力
- C、整体应力
- D、横向应力
正确答案:B
第6题：
回火的目的主要是消除钢件在淬火时产生的应力，适当提高钢的强度、硬度。
正确答案:错误
第7题：
钢在淬火后进行回火，可以降低钢的脆性，消除内应力，稳定尺寸。
正确答案:错误
第8题：
回火用于钢体淬火后，可以消除内应力及由此产生的脆性。
正确答案:错误
第9题：
钢淬火后在（）左右回火时所产生的回火脆性称为第一类回火脆性或不可逆回火脆性。
- A、100℃
- B、200℃
- C、300℃
- D、400℃
正确答案:C
第10题：
为了消除钢件在淬火时产生的内应力采用（）处理。
- A、淬火
- B、退火
- C、回火
正确答案:A