粒状珠光体除铁素体的硬度外,碳化物形态、数量、大小、分布对退火硬度起着重要作用.如随着含碳量的提高,热轧钢材的抗拉强度从10#钢的300MN/m2急剧提高到共析钢的800MN/m2,表现出碳化物对铁素体基体的强化作用.因此,减少钢中碳化物的数量,并使碳化物球状化、粗大化是降低硬度的有效途径.钢中的碳化物,尤其是特殊碳化物,具有极高的硬度,属于不变形的第二相粒子.钢在外力作用下变形时,需消耗足够大的切应力,在第二相粒子周围形成位错圈,切应力(f)与第二相粒子间距(L)成反比。第二相颗粒的尺寸越大,所占体积分数越小,则硬度越低.当颗粒体积分数相同时,颗粒半径越大,则硬度越低.可见使碳化物颗粒粗化,可降低硬度,软化钢材。

将H13钢加热到不同温度奥氏体化,随后以同样的缓冷速度冷却到室温,测得的碳化物颗粒直径、弥散度与硬度的关系见表1。

当温度稍高于Ac1时,奥氏体将形成,碳化物也开始溶入奥氏体中,随加热温度升高,未溶碳化物颗粒越来越少,在退火缓冷时,球化核心越来越少,因而碳化物弥散度变小,且颗粒变大.但奥氏体温度偏高时(H13钢于870℃以上),碳化物颗粒已大量溶解,未溶碳化物颗粒过少,奥氏体成分也趋向均匀,这时,退火冷却过程中将形成片状、点状混合组织.当碳原子难以长程扩散时,则重新生核长大,析出细小的点状碳化物,这时弥散度复又变大,颗粒平均直径复变小,硬度随之回升。