零讀雜談（熱處理七）

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停了很久都沒有繼續(xù)更新，實(shí)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(diǎn)了。呵呵，繼續(xù)更新開始。
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+ E4 R; h8 g; g4 v; X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
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鋼的冷卻組織變化

: G8 f9 c! K: Q) c5 @' y所謂鋼的熱處理，多數(shù)時候就是將已由材質(zhì)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(guī)律尤為重要。
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鋼在冷卻中的組織情況其實(shí)我們已經(jīng)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(xué)習(xí)和討論。而這里所測重的是如何通過控制冷卻過程得到預(yù)期的組織。我個人希望能在一個篇幅內(nèi)說完，如實(shí)在做不到，也只能分開了。呵呵。
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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(zhì)相變過程中的一個重要參數(shù)。那么什么是過冷度呢？我們知道，以水為代表的晶體類物質(zhì)，當(dāng)其溫度下降到某一個溫度時，就會開始結(jié)晶，從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。這個溫度就是該物質(zhì)的理論結(jié)晶溫度或者叫平衡結(jié)晶溫度。但在實(shí)際中，我們經(jīng)常會遇見一些不符合理論的情況。物質(zhì)在低于理論溫度時仍繼續(xù)保持液態(tài)或者在低于理論結(jié)晶溫度后的某一溫度才開始結(jié)晶，這種實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度的現(xiàn)象稱為過冷現(xiàn)象，而實(shí)際結(jié)晶溫度和理論結(jié)晶溫度的差值稱為過冷度。比如下圖的例子。

過冷現(xiàn)象和過冷度在鋼的冷卻過程中起著非常關(guān)鍵的作用。因?yàn)檫^冷度的不同，一方面影響轉(zhuǎn)變從開始到終了的時間，另一方面也使得轉(zhuǎn)變后產(chǎn)生的組織與性能發(fā)生變化。
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回到正題上。我們已共析鋼為代表研究鋼的奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變。
在研究奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變中，為了能清楚地認(rèn)知整個轉(zhuǎn)變過程，人們采用等溫轉(zhuǎn)變記錄的方式，對試驗(yàn)試樣進(jìn)行分段等溫轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)，并記錄整個轉(zhuǎn)變的時間變化和最終組織和性能。通過將最終結(jié)果描繪在以溫度——時間為坐標(biāo)的圖面上，并將轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)和終了點(diǎn)分別光滑的連接起來，得到共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線，俗稱“C曲線”。在試驗(yàn)中，人們發(fā)現(xiàn)，奧氏體轉(zhuǎn)變的時間從很短的1~2秒到非常長的數(shù)千秒都廣泛存在，因此我們看到的“C曲線”往往其時間坐標(biāo)是對數(shù)尺度。下圖為一個典型的共析鋼等溫轉(zhuǎn)變曲線。
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從C曲線中，我們可以總結(jié)出以下規(guī)律。
1 u) e# i# t; X; ?" \' Z1。不同的過冷度下，轉(zhuǎn)變速度大不相同，最終產(chǎn)物也大不相同。
2。過冷度越大，終產(chǎn)物的硬度越高。
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一般來說，我們根據(jù)冷卻轉(zhuǎn)變最終得到的產(chǎn)物不同，粗略的將奧氏體等溫轉(zhuǎn)變分為三類。

1。珠光體轉(zhuǎn)變——高溫轉(zhuǎn)變
這一類轉(zhuǎn)變是指等溫轉(zhuǎn)變溫度低于A1（727C，上圖中因?yàn)槭抢辖滩膱D片，因此還是723度。請各位以727度記憶。）而高于C曲線轉(zhuǎn)折處（俗稱“鼻部”，約550C）的區(qū)間。在這一轉(zhuǎn)變中，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變開始前的時間，也就是上圖中開始轉(zhuǎn)變曲線（左側(cè)曲線）左側(cè)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(dá)1000秒。這里必須強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，孕育期是我們從事熱處理降溫時必須注意的一個關(guān)鍵參數(shù)，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(xì)解釋。
8 v9 m$ _+ A/ u9 W) V$ }( k) U關(guān)于珠光體，這里不再多說，請大家參考之前的章節(jié)中關(guān)于珠光體的介紹。
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2。貝氏體轉(zhuǎn)變——中溫轉(zhuǎn)變。
# z/ h3 A. k! j5 V這一類轉(zhuǎn)變是指等溫轉(zhuǎn)變溫度從鼻部向下至MS線的部分。這一轉(zhuǎn)變中，轉(zhuǎn)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(tài)亦不相同，以400C為界，分為上貝氏體和下貝氏體。
' e: |9 ]& v/ r/ c+ z關(guān)于貝氏體，請參考之前的章節(jié)中關(guān)于貝氏體的介紹，這里不再重復(fù)敘述。

3。馬氏體轉(zhuǎn)變——低溫轉(zhuǎn)變。
- C! M. }2 R  C+ y: o當(dāng)奧氏體過冷度極大，急速冷卻至240C以下時，會發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變。馬氏體的轉(zhuǎn)變是非擴(kuò)散性的，因此轉(zhuǎn)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(jù)。
關(guān)于馬氏體，這里也不過多介紹，請參考之前章節(jié)中關(guān)于馬氏體的介紹。
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(dá)到HRC62~65。而當(dāng)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(xù)升高。具體參考下圖。

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% D. q2 c# j3 O7 D篇幅原因，這次就說到這。關(guān)于C曲線的變動和C曲線的應(yīng)用，將會放到雜談八中敘述。應(yīng)該會是明天更新。感謝大家，歡迎討論。
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補(bǔ)充內(nèi)容 (2015-11-23 23:30):
/ T* u' p8 @" C錯誤訂正。在馬氏體低溫轉(zhuǎn)變一段內(nèi)。原文中“由于參與奧氏體的增多”，屬于輸入錯誤，應(yīng)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?zāi)莻€37的淬火是做得什么！

zms9439

挺好，再學(xué)習(xí)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(jìn)度稍微快一點(diǎn)。大學(xué)教材五十幾頁的熱處理，以前反反復(fù)復(fù)看了好幾遍，也沒搞懂，這段時間結(jié)合帖子加上網(wǎng)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(jié)束的時候可以，針對那幾把火，結(jié)合相圖和C圖給我們講解一下具體運(yùn)用。

xudingjia820

我也來學(xué)習(xí)的！

水水5

我也補(bǔ)充一點(diǎn)，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(diǎn)樓主已經(jīng)提過了。
再次加熱到多少溫度合適呢？我理解再次加熱的目的應(yīng)該是為了獲得奧氏體。照理說加熱到727就應(yīng)該發(fā)生珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變。
) i9 c! Y8 ~- ~  ~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(diǎn)，對小作坊的熱處理很有指導(dǎo)意義。小作坊的熱處理一般都是火焰加熱然后水冷，工件轉(zhuǎn)，于是連續(xù)熱處理。

alm1234560

說得很好，學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)！

我要學(xué)機(jī)械oyeah

感謝作者的文章，回憶起材料的一些概念，現(xiàn)在要用才發(fā)現(xiàn)很多不懂。不知作者對退磁是否有類似的學(xué)習(xí)性短篇，最近有用到這個工藝。

aysuio

這才是正經(jīng)帖子，原來已有七個章節(jié)，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？