零讀雜談（熱處理三）

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呵呵,，看到有大俠評價(jià)說教材久遠(yuǎn),。是時(shí)間挺長的了,，雖然不至于是文革時(shí)期。79年吧,。我比較喜歡老教材,，當(dāng)然新教材也看，必然很多東西有更科學(xué)的解釋,。之所以選這么一本老書,，是因?yàn)樗�的切入點(diǎn)淺顯，然后配合其他教材,，才容易理解和深入,。這是我的一種習(xí)慣，希望各位理解,。
也有大俠提問,，問到了純鐵、石墨性質(zhì)變化的問題,。也問到了為什么熱處理會產(chǎn)生各種機(jī)械性能的改變,。問得挺好，不過，這些問題問得有些早,。慢慢看吧,，后面會搞明白的。另外,，我寫得會比較慢,，因?yàn)榇_實(shí)沒有太多的時(shí)間在網(wǎng)上泡著。著急的大俠不妨自己去讀讀書,。哈哈,。
不多扯了，今天說鐵碳合金相圖,。
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讀書：《金屬材料及熱處理》　陸大纮　許晉堃　合編
& o9 T2 R/ S6 s　　　人民鐵道出版社

　　　雜談三

鐵——滲碳體系合金狀態(tài)圖

鐵碳合金相圖是熱處理的重要支持,。它切實(shí)反映了各種合金的組織、成分與溫度的關(guān)系及變化規(guī)律,。它既是一種總結(jié),，同時(shí)，也是指導(dǎo)熱處理方式的基石,。
我們先從學(xué)習(xí)碳鋼的相圖開始,。當(dāng)然，這里先說一句,，下面你看到的相圖會同以往的有所不同,。呵呵。
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上圖,，中間的部分就是標(biāo)準(zhǔn)的碳鋼鐵碳和金相圖,。左右兩部分則是用來形成相圖的參考曲線圖。
# e, p& O9 D7 D, B4 S首先,，我們說說相圖的形成,，或者叫相圖的制作。
相圖是利用一系列鐵碳合金在凝固及固態(tài)組織轉(zhuǎn)變時(shí)有熱放出的原理制作的,。一般選擇6種含碳量狀態(tài)記錄制作,。
9 ^5 a; N! ^( z' _  n0 i$ o4 J即 合金（1）0% Ｃ　100%Fe
# h8 Z" b7 k8 w& ]; f2 z    合金（2）0.01% Ｃ　99.99%Fe
    合金（3）0.02% Ｃ　99.98%Fe
+ G- M, c6 I8 A& Z    合金（4）0.45% Ｃ　99.55%Fe
    合金（5）0.8% Ｃ　99.2%Fe
5 T+ J/ `0 _% F$ ^2 b6 Q! A    合金（6）1.2% Ｃ　98.8%Fe
選擇好合金后，將各合金加熱到1600度,，以極緩慢的速度冷卻下來,，每隔一定時(shí)間對溫度取一讀書。以溫度為縱坐標(biāo),，時(shí)間為橫坐標(biāo),，畫出各合金得冷卻曲線。尋找各曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn),，再將每個(gè)合金的轉(zhuǎn)折點(diǎn)置于以溫度為縱坐標(biāo),，含碳量為橫坐標(biāo)的圖中，將意義相同的轉(zhuǎn)折點(diǎn)用光滑的曲線連接起來，得到最后簡化過的相圖,。比如上圖,。
這里要說，用實(shí)驗(yàn)法測繪相圖時(shí),，為了數(shù)據(jù)精確,，會同時(shí)采用多種方法，比如熱分析法,、膨脹儀法,、x線衍射法等。
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0 \7 p" [$ m8 v2 Q4 ]針對已經(jīng)測繪得到的相圖,，圖中各自母標(biāo)定點(diǎn)對應(yīng)的意義等參見下圖,。

, u5 q: H0 H% y6 I6 m. G0 v6 Y接著。我們學(xué)習(xí)和記錄下相圖中各曲線的意義,。
1,。AC和AE線。
' _6 F, V& R1 F" \2 u3 \AC線是液態(tài)線,。AC線即是合金開始凝固的溫度界限,。我們也很容易看到，隨著含碳量的增加,，合金的凝固起始溫度逐漸降低,。
必須要說的是，AC線反應(yīng)的是過冷度為0或者很小時(shí)的情況,。這個(gè)我們前面有說過,。
8 J/ S$ _7 p, Y9 w# D1 OAE線固態(tài)線。AE線以下,，所有合金呈現(xiàn)固態(tài)。在AE與AC線之間的部分,，合金處于液態(tài)與奧氏體混合的狀態(tài),。
含碳量對于凝固有著很大的影響。從相圖中看,，含碳量決定了凝固溫度的高低和凝固溫度范圍的寬窄,。含碳量越高，凝固溫度越低,，范圍越寬,。
2。GS線和GP線,。
GS線表示不同含碳量奧氏體冷卻時(shí)開始向鐵素體轉(zhuǎn)變的問題,。GP線是不同含碳量奧氏體冷卻時(shí)完全轉(zhuǎn)變成鐵素體的溫度。
3。ES線,。
9 c/ c$ U' [- P& J6 \8 S* rES線是奧氏體隊(duì)碳的溶解度曲線,。ES線上各點(diǎn)是該溫度下奧氏體中溶碳達(dá)到飽和的點(diǎn)。因此,，從E點(diǎn)到S點(diǎn),，我們能夠清晰的看到，奧氏體的飽和碳溶碳量從1147度時(shí)的2.06%降低到723度時(shí)的0.8%,。所有過飽和的狀態(tài)都會導(dǎo)致在ES線溫度以下時(shí)候析出Fe3CII,。
1 X0 Z3 _: G+ P/ R. _4。PQ線,。
PQ線表示鐵素體含碳量隨溫度變化的最大溶碳量變化,。從723度的0.02%一直到0度時(shí)的0.008%。含碳量高于PQ線的合金,，在冷卻時(shí)會從鐵素體中析出Fe3CIII,。這種析出在鐵素體晶界上的物質(zhì)，會使得鐵素體的塑性和韌性降低,。但一般碳鋼中因?yàn)橹楣怏w的存在,，F(xiàn)e3CIII的含量及其微小。
5,。PSK線,。
PSK線可以認(rèn)為是奧氏體的終結(jié)線。在PSK線的含碳量范圍內(nèi),，當(dāng)溫度低于723度時(shí),，所有的奧氏體或者參與奧氏體都會變成鐵素鐵或者珠光體亦或者二者的混合物或珠光體和Fe3CII的混合物。其中,，S點(diǎn)為共析點(diǎn),。在S點(diǎn)對應(yīng)的含碳量下0.8%， 奧氏體會在723度同時(shí)發(fā)生鐵素體和滲碳體的共析反應(yīng),，得到珠光體組織,。這種可逆的轉(zhuǎn)變稱為共析轉(zhuǎn)變。

; p# l/ g" s8 k% y% v/ I1 `8 I- K* I搞明白了相圖的基本意思,，下面說說三種典型的組織轉(zhuǎn)變過程,。（插一句，這里用的相圖實(shí)際上是一種簡略相圖,，相圖中沒有涉及高溫鐵素體同液態(tài)金屬的共存相等,。關(guān)于這部分，后面的時(shí)候,，再通過其他材料補(bǔ)完）
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１,。含碳量0.8%的碳鋼相變（共析鋼轉(zhuǎn)變）
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我們依舊回頭去看上面的相圖,。過S點(diǎn)豎直畫一條直線。這條直線對應(yīng)的就是共析鋼的相變過程,。所以,，我們很容易看到，共析鋼從14點(diǎn)（大約1500度）開始凝固,，到15點(diǎn)（大約1420度）完成凝固全部轉(zhuǎn)變?yōu)楹�碳�?.8%的奧氏體組織,。再繼續(xù)降溫到723度（S）以下全部轉(zhuǎn)變?yōu)楹�鐵素體88%滲碳體12%的珠光體組織。并最終在室溫狀態(tài)下,，由于鐵素體溶碳能力的降低而析出Fe3CII組織,。
) |% ?" t4 b6 q, r& R& W0 y- K這里要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，共析鋼的奧氏體轉(zhuǎn)變珠光體過程中,，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體是同時(shí)進(jìn)行的,，故此稱為共析。
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) \0 H: V0 t6 x2,。以含碳量為0.45%的碳鋼為例的含碳量低于0.8%的碳鋼相變（亞共析鋼轉(zhuǎn)變）

我們對照相圖,，分析P點(diǎn)和S點(diǎn)之間的部分。（含碳量0.02%以下的碳鋼也屬于亞共析鋼,，但卻相對特殊,。因?yàn)槠洳恍纬芍楣怏w組織，故個(gè)人不將其列入亞共析鋼轉(zhuǎn)變的過程分析中 ,。但正體思路相同,，只是不存在共析，沒有滲碳體組織,。）亞共析鋼同樣在AC線開始凝固,，在AE線完成奧氏體轉(zhuǎn)變。但壓共析鋼從GS線開始,，優(yōu)先析出含碳量0.2%的鐵素體組織,。在析出鐵素體的同時(shí)，剩余奧氏體組織的含碳量不斷升高,，在某一溫度點(diǎn)碰觸GS線開始維持飽和奧氏體組織狀態(tài)繼續(xù)析出鐵素體,。直至723度時(shí)，剩余的飽和奧氏體組織全部共析轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織,。同樣的，壓共析鋼特別是含碳量低于0.02%的碳鋼,，在溫度降低到室溫時(shí),，也析出Fe3CII組織。
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: N( H; x% f! J  y3,。以含碳量為1.2%的碳鋼為例的含碳量高于0.8%的碳鋼相變（過共析鋼轉(zhuǎn)變）
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" R0 \) i. a. P( ?7 e" s' {同樣,，我們依舊對照相圖,，分析SE點(diǎn)之間的部分。過共析鋼在AC線開始凝固,，在AE線完成奧氏體轉(zhuǎn)變,。但是從E點(diǎn)開始，所有低于SE線溫度下的過共析鋼都會因?yàn)閵W氏體組織在該溫度時(shí)溶碳能力不足而優(yōu)先析出Fe3CII組織,。在析出Fe3CII的同時(shí),，剩余奧氏體組織的含碳量不斷降低。直至723度時(shí),，剩余的飽和奧氏體組織全部共析轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織,。
因?yàn)檫^共析鋼優(yōu)先析出二次滲碳體（Fe3CII），通過前面一次雜談,，我們可以知道二次滲碳體存在于原奧氏體晶界處,。滲碳體作為一種脆硬組織，因此存在大量滲碳體和二次滲碳體的過共析鋼整體呈現(xiàn)高硬度低塑性韌性的特點(diǎn),。特別是當(dāng)滲碳體在晶界上呈現(xiàn)連續(xù)網(wǎng)狀時(shí),，塑性、韌性以及強(qiáng)度都將大幅下降,。
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  x" Q  s9 O* m! S9 ]! k7 C2 V鐵碳相圖對生產(chǎn)有著重要的意義,。它既是制定一切熱加工和熱處理的基礎(chǔ)，同時(shí)說明了鋼種含碳量對鋼組織的影響,。但必須要在這次雜談的末尾指出的是,，雜談到現(xiàn)在所講都是以純碳鋼為前提的闡述和討論，實(shí)際中,，鐵碳相圖還會受到各種雜志和其他合金元素的影響,。對于這種影響，在后面的雜談里,，我會通過《合金鋼與熱處理工藝學(xué)》一書進(jìn)行記錄和介紹,。另外，以上我們所討論的過程變化,，都是基于緩慢降溫的前提,。而在實(shí)際生產(chǎn)中，我們又必須考慮過冷度的影響,。這些,，我們會在后面詳細(xì)的說。

' Q# C! ~& F/ d  l- O2 ^好了,。今天就說這么多,。歡迎大家討論
  A: m! M6 M, N5 s8 D! T6 n

sqmqlt

謝謝,，分享

heweiweibaby

要好好理解一下,！

大頭0929

感謝樓主分享

zerowing

我看大家沒啥興趣嘛。不妨討論個(gè)話題,。
! s6 D7 s) r, p1 ~' v) ]6 t# }8爺曾經(jīng)在講35號鋼冷鐓螺栓的時(shí)候提到個(gè)極細(xì)化晶粒的問題,。大意是熱處理中使材料不完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，以獲得極細(xì)微晶粒（估計(jì)是8級晶粒度）,。哪位大俠可以結(jié)合著亞共析鋼的轉(zhuǎn)變談?wù)勥@個(gè)過程該咋玩,？哈哈。

yxd198911

期待后續(xù)

改怎么稱呼

以前經(jīng)�,？床牧戏矫娴臅�但是理解起來還是很慢,，而且記不住

設(shè)計(jì)者AF

靜下心來，好好學(xué)習(xí)來自: Android客戶端

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拜讀中,，先頂一個(gè)

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深入淺出,，期待樓主的第四篇文章