回火脆性分析
如前所述，鋼的韌性總的變化趨勢是隨回火溫度提高而提高，但在350℃和500℃附近
回火時，沖擊韌度值將明顯下降(圖9—10)。這種工件淬火后在某些溫度區間回火產生的
瞻性明顯增大現象，稱回火脆性(temper brittleness)。
1．第一類回火脆性
在350％左右回火出現的回火脆性稱為第一類回火脆性(embrittlement)(有時也稱低溫回
火脆性)。這種脆性幾乎存在于所有的鋼中。如果已經出現了第一類回火脆性，再加熱到更高
溫度回火，可以使沖擊韌度值重新升高，此后再在此脆化溫度區間回火，將不再產生脆性。所
以第一類回火脆性又被稱為不可逆回火脆性。回火后的冷卻速度對這類回火脆性沒有影響。
一般認為，低溫回火脆性主要是馬氏體分解時沿板條界、束界、孿晶帶和原奧氏體晶界析
出脆性很大的滲碳體等碳化物薄膜(片)所致。雜質元素P、sn、sb、As等偏聚于晶界使晶
界弱化及板條間的殘留奧氏體析出的碳化物薄膜則也使低溫回火脆l生的程度增大。
目前尚不能完全消除第一類回火脆性，但可采取以下方法防止或減輕：①降低鋼中雜質
元素含量；②設法細化奧氏體晶粒(如采用A1脫氧或加入Nb、V、Ti等元素)；③加入
Mo、w等元素，可減輕第一類回火脆性；④采用等溫淬火代替淬火加回火；⑤加入cr、si，
使發生回火脆性的溫度避開所需進行的回火溫度。
2．第二類回火脆性
第二類回火脆性(有時也稱高溫回火脆性)是指含cr、Mn、cr—Ni等元素的合金鋼工
件淬火后，在脆化溫度區(400—550％：)回火，或在更高溫度回火后緩慢冷卻所產生的回
火脆性。碳鋼一般不出現第二類回火脆性。這種脆性可通過高于脆化溫度的再次回火并快速
冷卻予以消除。但消除后，如再次在脆化溫度區間回火或在更高溫度回火后緩慢冷卻，則將重新脆化，故又稱可逆回火脆性(revesible temper brittleness)。近年來，隨著俄歇譜儀以及
電子探針等探測表面極薄層化學成分新技術的應用，人們發現，第二類回火脆性主要與雜質
元素P、sb、sn等在原奧氏體晶界及顯微裂紋表面發生偏聚、使之脆化有關。對貝氏體組織
回火也會產生第二類回火脆性，但較弱。cr、Mn、Ni等合金元素與雜質元素的親和力大于
Fe，其在向晶界偏聚時也促進雜質偏聚，因此含這類元素的合金鋼對第二類回火脆性很敏
感。當cr、Mn、Ni復合加入時，回火脆性傾向就更為強烈。w、Mo等合金元素與雜質元素
的親和力更大，在晶內與雜質元素形成化合物，從而避免雜質元素在晶界偏聚。鋼中加入
Mo(wc=0．5％)或w(wc=1．0％)，便可基本防止回火脆性的產生。
避免產生第二類回火脆性的關鍵在于設法消除有害雜質在晶界的偏聚。防止或減輕第二
類回火脆性的方法如下：①降低鋼中雜質含量；②加入能抑制第二類回火脆性的合金元素
w、Mo等；③細化奧氏體晶粒，降低單位面積上的雜質偏聚量；④避免在脆化溫度區間回
火，或在脆化溫度以上回火加熱后快冷；⑤對亞共析鋼采用亞溫淬火，使雜質元素分布于鐵
素體中；⑥采用形變熱處理，以增大晶界面積。
由于回火脆性的存在，使可供選擇的回火溫度受到了限制，給調整力學性能和選材帶來
一定困難。目前，人們仍在為回火脆性機理的研究不斷努力著，以期找到有效的解決方法。
五、非馬氏體組織回火時的變化
工件淬火時，由于各部位的冷卻速度不同，其組織也不同，大于臨界淬火速度的部位形
成馬氏體，小于臨界淬火速度的部位形成非馬氏體組織(如下貝氏體、珠光體等)。回火
時，這些非馬氏體組織發生的組織、性能變化如下：
1．非馬氏體組織回火時的轉變
貝氏體、珠光體等非馬氏體組織的自由能雖低于馬氏體，但高于粒狀珠光體，所以這些
組織回火時，最終也趨于向最穩定的粒狀珠光體狀態轉變。
(1)珠光體組織的轉變珠光體組織在回火時變化較小，因為它們已是穩定相組成的
組織。但是在較高溫度下長時間回火，片狀滲碳體將發生球化。片層越薄，球化的傾向越
大。例如，一般在450％：以上時托氏體中的滲碳體便開始球化并聚集長大；而珠光體則比較
穩定，在650~C以上長時間保溫后，才能轉變為粒狀珠光體。
(2)下貝氏體的轉變下貝氏體與回火
馬氏體相似，300％以下回火時，僅相與￡碳
化物都無變化；300％以上時，e碳化物開始
轉變為滲碳體并聚集長大；400—500％時，
鐵素體回復與再結晶，滲碳體聚集并球化。
2．非馬氏體組織在回火時的性能變化
各種非馬氏體組織的硬度隨回火溫度
提高而降低。圖9一l l所示為1、9鋼不同組
織在回火時的硬度變化情況，可以看出，
各種組織硬度開始下降的溫度分別為：馬
氏體一200％；下貝氏體一300％；托氏體一400％；索氏體一550~C。
合金鋼非馬氏體組織硬度下降的溫度一般較高，且下降的速度較慢。
韌性、塑性隨回火溫度的變化一般具有如下規律：馬氏體、貝氏體、珠光體組織在回火達到相同強度時(不出現回火脆性)，馬氏體或貝氏體回火組織的韌性、塑性較好，珠光體
回火組織較差。
如前所述，鋼的韌性總的變化趨勢是隨回火溫度提高而提高，但在350℃和500℃附近
回火時，沖擊韌度值將明顯下降(圖9—10)。這種工件淬火后在某些溫度區間回火產生的
瞻性明顯增大現象，稱回火脆性(temper brittleness)。
1．第一類回火脆性
在350％左右回火出現的回火脆性稱為第一類回火脆性(embrittlement)(有時也稱低溫回
火脆性)。這種脆性幾乎存在于所有的鋼中。如果已經出現了第一類回火脆性，再加熱到更高
溫度回火，可以使沖擊韌度值重新升高，此后再在此脆化溫度區間回火，將不再產生脆性。所
以第一類回火脆性又被稱為不可逆回火脆性。回火后的冷卻速度對這類回火脆性沒有影響。
一般認為，低溫回火脆性主要是馬氏體分解時沿板條界、束界、孿晶帶和原奧氏體晶界析
出脆性很大的滲碳體等碳化物薄膜(片)所致。雜質元素P、sn、sb、As等偏聚于晶界使晶
界弱化及板條間的殘留奧氏體析出的碳化物薄膜則也使低溫回火脆l生的程度增大。
目前尚不能完全消除第一類回火脆性，但可采取以下方法防止或減輕：①降低鋼中雜質
元素含量；②設法細化奧氏體晶粒(如采用A1脫氧或加入Nb、V、Ti等元素)；③加入
Mo、w等元素，可減輕第一類回火脆性；④采用等溫淬火代替淬火加回火；⑤加入cr、si，
使發生回火脆性的溫度避開所需進行的回火溫度。
2．第二類回火脆性
第二類回火脆性(有時也稱高溫回火脆性)是指含cr、Mn、cr—Ni等元素的合金鋼工
件淬火后，在脆化溫度區(400—550％：)回火，或在更高溫度回火后緩慢冷卻所產生的回
火脆性。碳鋼一般不出現第二類回火脆性。這種脆性可通過高于脆化溫度的再次回火并快速
冷卻予以消除。但消除后，如再次在脆化溫度區間回火或在更高溫度回火后緩慢冷卻，則將重新脆化，故又稱可逆回火脆性(revesible temper brittleness)。近年來，隨著俄歇譜儀以及
電子探針等探測表面極薄層化學成分新技術的應用，人們發現，第二類回火脆性主要與雜質
元素P、sb、sn等在原奧氏體晶界及顯微裂紋表面發生偏聚、使之脆化有關。對貝氏體組織
回火也會產生第二類回火脆性，但較弱。cr、Mn、Ni等合金元素與雜質元素的親和力大于
Fe，其在向晶界偏聚時也促進雜質偏聚，因此含這類元素的合金鋼對第二類回火脆性很敏
感。當cr、Mn、Ni復合加入時，回火脆性傾向就更為強烈。w、Mo等合金元素與雜質元素
的親和力更大，在晶內與雜質元素形成化合物，從而避免雜質元素在晶界偏聚。鋼中加入
Mo(wc=0．5％)或w(wc=1．0％)，便可基本防止回火脆性的產生。
避免產生第二類回火脆性的關鍵在于設法消除有害雜質在晶界的偏聚。防止或減輕第二
類回火脆性的方法如下：①降低鋼中雜質含量；②加入能抑制第二類回火脆性的合金元素
w、Mo等；③細化奧氏體晶粒，降低單位面積上的雜質偏聚量；④避免在脆化溫度區間回
火，或在脆化溫度以上回火加熱后快冷；⑤對亞共析鋼采用亞溫淬火，使雜質元素分布于鐵
素體中；⑥采用形變熱處理，以增大晶界面積。
由于回火脆性的存在，使可供選擇的回火溫度受到了限制，給調整力學性能和選材帶來
一定困難。目前，人們仍在為回火脆性機理的研究不斷努力著，以期找到有效的解決方法。
五、非馬氏體組織回火時的變化
工件淬火時，由于各部位的冷卻速度不同，其組織也不同，大于臨界淬火速度的部位形
成馬氏體，小于臨界淬火速度的部位形成非馬氏體組織(如下貝氏體、珠光體等)。回火
時，這些非馬氏體組織發生的組織、性能變化如下：
1．非馬氏體組織回火時的轉變
貝氏體、珠光體等非馬氏體組織的自由能雖低于馬氏體，但高于粒狀珠光體，所以這些
組織回火時，最終也趨于向最穩定的粒狀珠光體狀態轉變。
(1)珠光體組織的轉變珠光體組織在回火時變化較小，因為它們已是穩定相組成的
組織。但是在較高溫度下長時間回火，片狀滲碳體將發生球化。片層越薄，球化的傾向越
大。例如，一般在450％：以上時托氏體中的滲碳體便開始球化并聚集長大；而珠光體則比較
穩定，在650~C以上長時間保溫后，才能轉變為粒狀珠光體。
(2)下貝氏體的轉變下貝氏體與回火
馬氏體相似，300％以下回火時，僅相與￡碳
化物都無變化；300％以上時，e碳化物開始
轉變為滲碳體并聚集長大；400—500％時，
鐵素體回復與再結晶，滲碳體聚集并球化。
2．非馬氏體組織在回火時的性能變化
各種非馬氏體組織的硬度隨回火溫度
提高而降低。圖9一l l所示為1、9鋼不同組
織在回火時的硬度變化情況，可以看出，
各種組織硬度開始下降的溫度分別為：馬
氏體一200％；下貝氏體一300％；托氏體一400％；索氏體一550~C。
合金鋼非馬氏體組織硬度下降的溫度一般較高，且下降的速度較慢。
韌性、塑性隨回火溫度的變化一般具有如下規律：馬氏體、貝氏體、珠光體組織在回火達到相同強度時(不出現回火脆性)，馬氏體或貝氏體回火組織的韌性、塑性較好，珠光體
回火組織較差。
