回火热处理对低碳微合金钢工艺性能的影响研究(6)
以上金相组织均在400x下拍摄。
由表3-3可知，原始组织为低碳马氏体。
淬火钢回火后得到回火马氏体，按回火温度的不同，回火时淬火钢的组织转变可分为四个阶段。
80-200℃马氏体分解，当钢加热到约80℃时，其内部原子活动能力有所增加，马氏体中的过饱和碳开始逐步以碳化物的形式析出，马氏体中碳的过饱和程度不断降低，同时，晶格畸变程度也减弱，内应力有所降低。这种出过饱和程度较低的马氏体和极细的碳化物所组成的组织，称为回火马氏体。
200-300℃残余奥氏体分解，当钢加热温度超过200℃时，马氏体继续分解，同时，残余奥氏体也开始分解，转变为下贝氏体或回火马氏体，到300℃时，残余奥氏体的分解基本结束。
300-400℃渗碳体的形成，钢在回火的这一阶段，从过饱和固溶体中析出的碳化物转变为颗粒状的渗碳体（Fe3C)。当温度达到400℃时，α固溶体中过饱和的碳已基本完全析出，α-Fe晶格恢复正常，由过饱和固溶体转变为铁素体。钢的内应力基本清除。
400℃以上渗碳体的聚集长大，在第三阶段结束时，钢内形成了细粒状渗碳体均匀分布在铁素体基体上的两相混合物，随着回火温度的升高，渗碳体颗粒不断聚集而长大。根据混合物中渗碳体颗粒大小，可将回火组织分为二种：400-500℃内形成的组织，渗碳体颗粒很细小，称为回火屈氏体。温度升高到500-600℃时，得到细小的粒状渗碳体和铁素体的机械混合物，称为回火索氏体。
由表3-3可看出，在光学显微镜下金相组织呈细小的马氏体，为了进一步观察组织，选取边部心部两试样放在SEM扫描电镜下进行观察。
表3-4 扫描电镜SEM下心部与边部组织
50000x下边部组织 60000x下边部组织
60000x下心部组织 100000x下心部组织
由表3-4可以看出，边部组织大部分是竖着的板条马氏体，而心部有斜55°的疑似贝氏体铁素体组织存在。出现这种现象的原因可能是淬火时钢板冷却不均匀造成，中间部分冷却快，边缘部分冷却慢。冷却速度不同导致中间部分与边缘部分的组织不同，而中间冷却速度过慢导致下贝氏体出现。
由于扫描电镜也不能清楚地确定心部与边部的组织不同，故进行彩色金相实验，借由彩色金相组织颜色不同，来辨别心部与边部的组织。
3.4 彩色金相
本实验所用的Lepera试剂是偏重亚硫酸钠溶液和苦酸溶液的混合液，其组成为10 g /L的偏重亚硫酸钠的水溶液与40 g /L的苦酸的乙醇溶液按1：1混合。经Lepera试剂腐蚀后, 贝氏体组织显示棕色, 马氏体、残留奥氏体组织呈现白色。如表3-5所示，可以看出，心部确实存在贝氏体组织，与边部组织不同。
表3-5 彩色金相边部与心部金相组织
边部彩色金相组织
心部彩色金相组织
3.5 结论
低碳微合金钢回火后能减小或消除工件在淬火时产生的内应力，降低淬火钢的脆性，使工件体积下降，获得较好的强度、韧性、塑性、弹性等综合力学性能。
1. 随着回火温度的升高，淬火钢的硬度下降。
2. 随着回火温度上升，冲击韧性上升，即回火后试样韧性提高。在许多钢的回火温度与冲击韧性的关系曲线中出现了两个低谷，一个在 200~400℃之间，称为第一类回火脆性或低温回火脆性；另一个在450~650℃之间，称为第二类回火脆性或高温回火脆性。回火脆性需避免，可以避免在550℃之间回火，而在400~450℃之间回火，此时韧性最高。
3. 本实验低碳微合金钢原始组织为低碳马氏体，回火后产生回火马氏体，淬火钢经过回火后析出碳原子，释放应力，体积下降。高温回火后，晶粒没长大，韧性提高；且回火后的马氏体组织细小，有一定硬度。