零读杂谈（热处理二） - 机械必威体育网址 - Powered by Discuz!

说起碳钢，就一定要先说纯铁。说纯铁的组织和性能。

将纯铁的表面磨光、抛光，并用硝酸酒精溶液腐蚀，再置于显微镜下观察，就可以发现它是由许多外形不规则的小晶体构成。这些晶体称为晶粒，晶粒间的交界称为晶界。在每一个纯铁晶粒内部，铁原子按一定方向整齐一致地、有规则的排列。而无数的晶粒组成纯铁。因此我们称纯铁这样的组成物质为多晶体。一般的金属都是多晶体。而像单晶硅，其整体是由一个晶粒组成，这种物质为单晶体。这里值得一提的是，单晶硅作为现在科技发展的基础，作为大规模集成电路发展的基石，制备单晶硅是一个国家科技能力的象征。单晶硅圆片的直径直接决定了一个国家的技术能力。如日美可以制造6寸，8寸，12寸，18寸的单晶硅圆片。而我国只能达到12寸的制备技术。这就是差距。另外，还值得一提的是，硅，在港澳台地区，也称矽。玩过星际的人对此应该会有印象。

OK，跳过扯淡的部分。纯铁的性能与其组织有关。工业纯铁的机械性能平均为 250MPa抗拉强度，120MPa屈服强度，50%的延伸率，85%的断面收缩率， 30焦/平方厘米的冲击韧性， HB80的硬度。而受组成晶粒的大小、形状和分布影响，都会影响上述数据。比如，晶粒越细，晶界增加，增大塑性变形阻力，因此屈服强度和强度极限就会增加。而这个规律，不仅适用于纯铁，也适用于其他金属和金属合金。另外，对于晶粒的形状也应注意，当晶粒被拉长时，其拉长方向同垂直拉长方向的机械性能就形成差异，即有了“各向异性”。

说到这里，要放慢下速度，说说晶界的问题。晶界按照结构特点分为三类。共格界面，半共格界面和非共格界面。如下面的示意图。共格界面是指界面两侧的相邻原子一一对应，相互保持匹配。半共格是指两侧原子间距不同，在界面上只有部分原子能够依靠弹性畸变保持匹配，不能匹配的位置将形成刃形错位。非共格是指两相原子间距差别太大，界面两侧不能保持匹配。界面上原子排列的不规则性，会导致界面能的升高。故，共格最低，非共格最高。另外，这里我们先记住一个结论，到后面关于珠光体形成的时候再回头看这个结论，加深印象。这个结论就是，当金属组织形态变化时，如果新相具有和母相相同的点阵结构和近似的点阵常数，则新相可以与母相形成共格界面，新相将成针状。如果晶体结构不同，新相与母相之间可能存在一个共格或半共格界面，而其他面则是非共格界面，新相将成为片状。如果完全不存在共格、半共格界面，则新相成球形。