零讀雜談（熱處理七）

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停了很久都沒有繼續更新，實在是對不起各位。之前忙忙碌碌的，最近才剛算有了個頭。總算是能稍微的清閑一點了。呵呵，繼續更新開始。
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+ d' e/ d$ f( s1 B) ]5 T6 F讀書：《金屬材料及熱處理》　陸大纮　許晉堃　合編
　　　人民鐵道出版社
　　　雜談七
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鋼的冷卻組織變化

( v6 D3 e& X$ |/ o1 `. x所謂鋼的熱處理，多數時候就是將已由材質再次加熱，通過不同的冷卻控制得到期望組織的過程。因此，掌握鋼在冷卻時的組織變化規律尤為重要。

鋼在冷卻中的組織情況其實我們已經在之前的幾次雜談了分開說過了。但是那些只是針對組織的學習和討論。而這里所測重的是如何通過控制冷卻過程得到預期的組織。我個人希望能在一個篇幅內說完，如實在做不到，也只能分開了。呵呵。

3 R( J% |& @6 d( H9 f在講述冷卻變化之前，首先要引入和解釋一個重要的概念——過冷度。過冷度，是晶體物質相變過程中的一個重要參數。那么什么是過冷度呢？我們知道，以水為代表的晶體類物質，當其溫度下降到某一個溫度時，就會開始結晶，從液態變為固態。這個溫度就是該物質的理論結晶溫度或者叫平衡結晶溫度。但在實際中，我們經常會遇見一些不符合理論的情況。物質在低于理論溫度時仍繼續保持液態或者在低于理論結晶溫度后的某一溫度才開始結晶，這種實際結晶溫度低于理論結晶溫度的現象稱為過冷現象，而實際結晶溫度和理論結晶溫度的差值稱為過冷度。比如下圖的例子。

過冷現象和過冷度在鋼的冷卻過程中起著非常關鍵的作用。因為過冷度的不同，一方面影響轉變從開始到終了的時間，另一方面也使得轉變后產生的組織與性能發生變化。
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: z+ ~6 g, r, V* y7 E  \回到正題上。我們已共析鋼為代表研究鋼的奧氏體冷卻轉變。
% p- w1 G' a. G在研究奧氏體冷卻轉變中，為了能清楚地認知整個轉變過程，人們采用等溫轉變記錄的方式，對試驗試樣進行分段等溫轉變實驗，并記錄整個轉變的時間變化和最終組織和性能。通過將最終結果描繪在以溫度——時間為坐標的圖面上，并將轉變開始點和終了點分別光滑的連接起來，得到共析鋼奧氏體等溫轉變曲線，俗稱“C曲線”。在試驗中，人們發現，奧氏體轉變的時間從很短的1~2秒到非常長的數千秒都廣泛存在，因此我們看到的“C曲線”往往其時間坐標是對數尺度。下圖為一個典型的共析鋼等溫轉變曲線。

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從C曲線中，我們可以總結出以下規律。
1。不同的過冷度下，轉變速度大不相同，最終產物也大不相同。
2。過冷度越大，終產物的硬度越高。

# g& N; `! w$ x& p. G一般來說，我們根據冷卻轉變最終得到的產物不同，粗略的將奧氏體等溫轉變分為三類。
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1。珠光體轉變——高溫轉變
這一類轉變是指等溫轉變溫度低于A1（727C，上圖中因為是老教材圖片，因此還是723度。請各位以727度記憶。）而高于C曲線轉折處（俗稱“鼻部”，約550C）的區間。在這一轉變中，轉變速度隨過冷度的增加而加快。其中，以鼻部位置最快，其孕育期（轉變開始前的時間，也就是上圖中開始轉變曲線（左側曲線）左側空白部分表示的時間）也最短，約1秒。而對于小過冷度位置，比如700C，孕育期則可長達1000秒。這里必須強調一點，孕育期是我們從事熱處理降溫時必須注意的一個關鍵參數，他決定了你所能選擇的不同冷卻方式和過冷度控制。這個后面會詳細解釋。
% ]* r' s/ J2 J5 K3 s1 q關于珠光體，這里不再多說，請大家參考之前的章節中關于珠光體的介紹。
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2。貝氏體轉變——中溫轉變。
3 U  a% Q. \3 ?6 o) K5 x4 d8 c這一類轉變是指等溫轉變溫度從鼻部向下至MS線的部分。這一轉變中，轉變速度隨過冷度的增加而減慢。在不同的溫度下，得到的貝氏體形態亦不相同，以400C為界，分為上貝氏體和下貝氏體。
關于貝氏體，請參考之前的章節中關于貝氏體的介紹，這里不再重復敘述。
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3。馬氏體轉變——低溫轉變。
: N1 `0 D1 A3 T8 M$ b5 o當奧氏體過冷度極大，急速冷卻至240C以下時，會發生奧氏體向馬氏體的轉變。馬氏體的轉變是非擴散性的，因此轉變速度極快，這也是我們后面熱處理中對于冷卻手段選擇的一個重要依據。
1 `) b: ]% s% Q) C1 Y關于馬氏體，這里也不過多介紹，請參考之前章節中關于馬氏體的介紹。
8 K. G2 \, x- C; X/ O/ [0 B這里只說一個方面。馬氏體硬度很高，其硬度隨含碳量的增高而升高。含碳0.2%的鋼，其馬氏體硬度約為HRC37；0.5%時，硬度為HRC60；T8鋼的硬度達到HRC62~65。而當含碳量超過0.8%的過共析鋼十，由于參與奧氏體的增多，硬度有所下降，但馬氏體本身的硬度依舊繼續升高。具體參考下圖。

3 `  ~; D+ Z( J2 D, ]# C篇幅原因，這次就說到這。關于C曲線的變動和C曲線的應用，將會放到雜談八中敘述。應該會是明天更新。感謝大家，歡迎討論。

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補充內容 (2015-11-23 23:30):
4 {" ^" g/ _# h# K錯誤訂正。在馬氏體低溫轉變一段內。原文中“由于參與奧氏體的增多”，屬于輸入錯誤，應該為“殘余奧氏體的增多”。感謝后面大俠的指出。

zerowing

插一句：之前有帖子說45#鋼的淬火硬度只有37，讓我非常的不解。以0.45%的含碳量，作水淬，45鋼硬度至少在HRC55左右了。很納悶那個37的淬火是做得什么！

zms9439

挺好，再學習一邊

召喚師170

我以為不會更新了，斷了很久了，剛好我也看到這里，比這個進度稍微快一點。大學教材五十幾頁的熱處理，以前反反復復看了好幾遍，也沒搞懂，這段時間結合帖子加上網上搜索，比以前明朗多了，但是感覺還是不太會用，希望全篇結束的時候可以，針對那幾把火，結合相圖和C圖給我們講解一下具體運用。

xudingjia820

我也來學習的！

水水5

我也補充一點，不知道對不對：
自然爐冷獲得的共析鋼組織為珠光體。熱處理是“再次加熱”然后冷卻，這點樓主已經提過了。
  S+ F0 R" b3 {+ f9 ^, K! w再次加熱到多少溫度合適呢？我理解再次加熱的目的應該是為了獲得奧氏體。照理說加熱到727就應該發生珠光體向奧氏體的轉變。
) S+ [% B& {) w1 y+ k4 G和過冷度類似，這里是不是也有個“過熱度”？一般是加熱到相變溫度以上多少呢？這個這本書上說了一大堆，我也看的稀里糊涂的。
我覺得弄懂這一點，對小作坊的熱處理很有指導意義。小作坊的熱處理一般都是火焰加熱然后水冷，工件轉，于是連續熱處理。

alm1234560

說得很好，學習學習！

我要學機械oyeah

感謝作者的文章，回憶起材料的一些概念，現在要用才發現很多不懂。不知作者對退磁是否有類似的學習性短篇，最近有用到這個工藝。

aysuio

這才是正經帖子，原來已有七個章節，果斷收藏了，慢慢讀，小子還是小白

kuailin

熱處理的1-6在哪啊？為什么大俠的廣播只有7-9？