零读杂谈（热处理七）

bkljp02

停了很久都没有继续更新，实在是对不起各位。之前忙忙碌碌的，最近才刚算有了个头。总算是能稍微的清闲一点了。呵呵，继续更新开始。

读书：《金属材料及热处理》　陆大纮　许晋堃　合编
　　　人民铁道出版社
: V; O0 O$ o2 \& t0 y　　　杂谈七

钢的冷却组织变化

所谓钢的热处理，多数时候就是将已由材质再次加热，通过不同的冷却控制得到期望组织的过程。因此，掌握钢在冷却时的组织变化规律尤为重要。
4 n( A/ ^8 T# G) @6 q( B& y" I

钢在冷却中的组织情况其实我们已经在之前的几次杂谈了分开说过了。但是那些只是针对组织的学习和讨论。而这里所测重的是如何通过控制冷却过程得到预期的组织。我个人希望能在一个篇幅内说完，如实在做不到，也只能分开了。呵呵。
" P0 p5 n/ @# L( v9 C/ Z8 f+ ~
在讲述冷却变化之前，首先要引入和解释一个重要的概念——过冷度。过冷度，是晶体物质相变过程中的一个重要参数。那么什么是过冷度呢？我们知道，以水为代表的晶体类物质，当其温度下降到某一个温度时，就会开始结晶，从液态变为固态。这个温度就是该物质的理论结晶温度或者叫平衡结晶温度。但在实际中，我们经常会遇见一些不符合理论的情况。物质在低于理论温度时仍继续保持液态或者在低于理论结晶温度后的某一温度才开始结晶，这种实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象，而实际结晶温度和理论结晶温度的差值称为过冷度。比如下图的例子。

过冷现象和过冷度在钢的冷却过程中起着非常关键的作用。因为过冷度的不同，一方面影响转变从开始到终了的时间，另一方面也使得转变后产生的组织与性能发生变化。

回到正题上。我们已共析钢为代表研究钢的奥氏体冷却转变。
在研究奥氏体冷却转变中，为了能清楚地认知整个转变过程，人们采用等温转变记录的方式，对试验试样进行分段等温转变实验，并记录整个转变的时间变化和最终组织和性能。通过将最终结果描绘在以温度——时间为坐标的图面上，并将转变开始点和终了点分别光滑的连接起来，得到共析钢奥氏体等温转变曲线，俗称“C曲线”。在试验中，人们发现，奥氏体转变的时间从很短的1~2秒到非常长的数千秒都广泛存在，因此我们看到的“C曲线”往往其时间坐标是对数尺度。下图为一个典型的共析钢等温转变曲线。

从C曲线中，我们可以总结出以下规律。
- I: }3 |# g/ a) c6 U- v" L' b9 e. Y1。不同的过冷度下，转变速度大不相同，最终产物也大不相同。
1 ~' C) R8 I9 V9 d- i2 D/ I3 ?2。过冷度越大，终产物的硬度越高。
' E4 q  U: h# v- G5 @
一般来说，我们根据冷却转变最终得到的产物不同，粗略的将奥氏体等温转变分为三类。

# |" V# [' N2 H) e' B) O: Y1。珠光体转变——高温转变
6 Q/ R6 v: R4 p' L5 g, g这一类转变是指等温转变温度低于A1（727C，上图中因为是老教材图片，因此还是723度。请各位以727度记忆。）而高于C曲线转折处（俗称“鼻部”，约550C）的区间。在这一转变中，转变速度随过冷度的增加而加快。其中，以鼻部位置最快，其孕育期（转变开始前的时间，也就是上图中开始转变曲线（左侧曲线）左侧空白部分表示的时间）也最短，约1秒。而对于小过冷度位置，比如700C，孕育期则可长达1000秒。这里必须强调一点，孕育期是我们从事热处理降温时必须注意的一个关键参数，他决定了你所能选择的不同冷却方式和过冷度控制。这个后面会详细解释。
9 k- j* O& ~% h4 d关于珠光体，这里不再多说，请大家参考之前的章节中关于珠光体的介绍。
/ _5 N$ _% o  b5 o: e

1 v2 I) V0 h: {

2。贝氏体转变——中温转变。
$ q9 j# t3 V) [) C5 [这一类转变是指等温转变温度从鼻部向下至MS线的部分。这一转变中，转变速度随过冷度的增加而减慢。在不同的温度下，得到的贝氏体形态亦不相同，以400C为界，分为上贝氏体和下贝氏体。
' m4 E+ B9 ?1 E, l关于贝氏体，请参考之前的章节中关于贝氏体的介绍，这里不再重复叙述。
8 t: i0 e* F# ]: K/ d

3 v; e2 S' }7 Z4 P/ z9 f: a

3。马氏体转变——低温转变。
: p: a# G% N' d" V/ ?% M5 ^当奥氏体过冷度极大，急速冷却至240C以下时，会发生奥氏体向马氏体的转变。马氏体的转变是非扩散性的，因此转变速度极快，这也是我们后面热处理中对于冷却手段选择的一个重要依据。
关于马氏体，这里也不过多介绍，请参考之前章节中关于马氏体的介绍。
这里只说一个方面。马氏体硬度很高，其硬度随含碳量的增高而升高。含碳0.2%的钢，其马氏体硬度约为HRC37；0.5%时，硬度为HRC60；T8钢的硬度达到HRC62~65。而当含碳量超过0.8%的过共析钢十，由于参与奥氏体的增多，硬度有所下降，但马氏体本身的硬度依旧继续升高。具体参考下图。

  Y! @- P; B% r) Y1 D

+ q' I: C$ b! ^篇幅原因，这次就说到这。关于C曲线的变动和C曲线的应用，将会放到杂谈八中叙述。应该会是明天更新。感谢大家，欢迎讨论。
! _) ^! L! e; k$ H5 T" [% h+ m( ?
6 v) r1 |; ~5 }, Y
补充内容 (2015-11-23 23:30):
8 ~0 P" P* F- r, g! x% v错误订正。在马氏体低温转变一段内。原文中“由于参与奥氏体的增多”，属于输入错误，应该为“残余奥氏体的增多”。感谢后面大侠的指出。

zerowing

插一句：之前有帖子说45#钢的淬火硬度只有37，让我非常的不解。以0.45%的含碳量，作水淬，45钢硬度至少在HRC55左右了。很纳闷那个37的淬火是做得什么！

zms9439

挺好，再学习一边

召唤师170

我以为不会更新了，断了很久了，刚好我也看到这里，比这个进度稍微快一点。大学教材五十几页的热处理，以前反反复复看了好几遍，也没搞懂，这段时间结合帖子加上网上搜索，比以前明朗多了，但是感觉还是不太会用，希望全篇结束的时候可以，针对那几把火，结合相图和C图给我们讲解一下具体运用。

xudingjia820

我也来学习的！

水水5

我也补充一点，不知道对不对：
自然炉冷获得的共析钢组织为珠光体。热处理是“再次加热”然后冷却，这点楼主已经提过了。
再次加热到多少温度合适呢？我理解再次加热的目的应该是为了获得奥氏体。照理说加热到727就应该发生珠光体向奥氏体的转变。
和过冷度类似，这里是不是也有个“过热度”？一般是加热到相变温度以上多少呢？这个这本书上说了一大堆，我也看的稀里糊涂的。
. N6 H' t' [; u: M$ j" u我觉得弄懂这一点，对小作坊的热处理很有指导意义。小作坊的热处理一般都是火焰加热然后水冷，工件转，于是连续热处理。

alm1234560

说得很好，学习学习！

我要学机械oyeah

感谢作者的文章，回忆起材料的一些概念，现在要用才发现很多不懂。不知作者对退磁是否有类似的学习性短篇，最近有用到这个工艺。

aysuio

这才是正经帖子，原来已有七个章节，果断收藏了，慢慢读，小子还是小白

kuailin

热处理的1-6在哪啊？为什么大侠的广播只有7-9？