jsenchun 蒋工答疑系列之四十五：碳钢、晶界、晶体缺陷、硬度

jsenchun

孤鸿踏雪 发表于 2013-6-7 09:08
您研究的就是基础理论，基础理论不探讨基本概念还探讨什么？

你提出反对意见呀，我就概念、定义还讨论什么？

孤鸿踏雪

jsenchun 发表于 2013-6-7 09:04
跑题了。我工作之余研究金属晶体学，我去协作厂谈热处理问题，有的是拿着书与我交流，目前，还未遇到那个 ...

    因为您的理论太高深，所以他们拿着传统理论的教科书、工具书、参考书与您无法交流。

    这就是说，他们只有把您的创新理论学懂弄通，才能与您交流。

LHH1362

如果说碳在铁中不起硬度作用，为什么要花那么多财力、精力搞化学渗碳？蒋工有高招吗？氮化或其它方法？学习了。

jsenchun

LHH1362 发表于 2013-6-7 09:17
如果说碳在铁中不起硬度作用，为什么要花那么多财力、精力搞化学渗碳？蒋工有高招吗？氮化或其它方法？学习 ...

降低转变速度，渗碳必须再淬火，钢的表面才能硬，原理与淬火相同。

jsenchun

LHH1362 发表于 2013-6-7 09:17
如果说碳在铁中不起硬度作用，为什么要花那么多财力、精力搞化学渗碳？蒋工有高招吗？氮化或其它方法？学习 ...

渗碳是碳势的作用，书上有原理。

jsenchun

孤鸿踏雪 发表于 2013-6-7 09:11
因为您的理论太高深，所以他们拿着传统理论的教科书、工具书、参考书与您无法交流。

    这就是 ...

我的理论很简单，就是晶体生长，转变，变形。六个字就行了，理论依据就是纯铁的结晶转变曲线。

LHH1362

jsenchun 发表于 2013-6-7 09:47
降低转变速度，渗碳必须再淬火，钢的表面才能硬，原理与淬火相同。

请教了，什么叫“降低转变速度”？

jsenchun

LHH1362 发表于 2013-6-7 10:11
请教了，什么叫“降低转变速度”？

看我的原著缩写。
一、 纯铁与碳钢的再认识
    150多年以前，人们对铁有了同素异构、铁碳平衡图的认识，随后就有一场“碳派”与“同素异构派”的硬度大争论，至今为止，硬度产生的原因，虽有各种理论支持，但仍不能使人信服。
    我们已经知道液态下的晶核呈十字型，这是晶体晶轴的雌性。晶核吸引原子的有序排列原因我还不清楚，只是结果清楚。纯铁缓慢过冷在912°C有同素异构转变，同素异构转变会有结晶潜热现象，这些是研究钢与热处理的原始依据。
    铁碳平衡图是铁晶体中极少量碳杂质对在一定过冷度下铁晶体结晶干扰的试验记录汇总图，在此图上我们看到一个突出的问题是：所有碳钢的同素异构转变温度都比纯铁的低，含碳量在共析钢以内，同素异构的转变温度随含碳量的增多而逐步下降。直白一点的话是，杂质越多，转变温度越低；更直接的话是，碳导致同素异构转变温度下降。
    铁晶体有面心立方与体心立方结构，我们已经知道，面心立方结构的间隙是可以容下碳原子而成为奥氏体，体心立方结构的间隙不容碳原子，仅仅是体心立方晶体的局部有缺陷时，几个碳原子乘机加入到相对巨大的晶体局部缺陷处，目前被任命为“铁素体”。碳原子相对碳钢全体体心晶体只有0.008%—0.02%的含量。
    碳对钢有巨大的作用这一点不容置疑，但从以往的实际现象来看，碳对钢有巨大的作用是在钢处于面心立方晶格时才起作用，以往的所有碳钢、合金钢，要使其性能提高，必须在面心立方晶格的结构下才能进行，这是因为碳原子进入面心立方晶体内部发生作用的原因。若碳原子进入不了晶体内部，那它只能在晶界上成为碳化物。实际已证明碳化物在同素异构转变的前后是不变化的。体心立方晶格结构下只有少量碳原子，其余的碳都以碳化物的形式存在于晶界上，同时我们也知道，碳化物在体心晶格结构下有变化，有不同的金相照片为证，好像碳化物是变化的，实际上那只是碳化物在晶体体积形态变化与晶轴和枝晶成长时的挤压变形与碎裂。
    碳钢同素异构转变为体心立方结构后，结构不再发生变化，只是晶体体积发生变化与晶轴和枝晶发生变化，晶体体积随温度的下降而变小；晶轴和枝晶在过冷度的驱动下成长壮大；碳化物在晶体体积变化与晶轴和枝晶成长的两重作用下，沿晶界变形与碎裂。
    材料的性能是由结构决定的，碳钢之所以在退火情况下仍比纯铁硬度高，是因为碳钢的同素异构转变温度比纯铁低，转变后的晶体体积就比纯铁的小，所以硬度就比纯铁高，这是结构因素决定的，决不是碳化物决定的。
    碳原子相对体心立方晶格的碳钢全体晶体只有0.008%—0.02%的含量。这个含量可能分布在大多数的晶体局部，实际也就是说，大多数晶体的局部都会或多或少地存在缺陷。在实际中其余不足2%的碳以碳化物的形式寄存于晶体的晶界上，它降低碳钢的韧性。碳钢室温下的主要结构是体心立方晶体，性能也是由绝对多数的体心立方晶体决定的。
    碳的作用象“催化剂”，它的碳原子进入面心立方晶体的内部，阻止晶体的各种变化速度。实际上很多其它合金元素也可以代替碳的作用进入面心立方晶体的内部，阻止晶体的各种变化速度，合金替代碳的作用，还可间接提高与发挥体心立方晶体的潜在性能，这就是当今的各种合金钢。
    如果室温下，体心立方晶体的晶格间隙很大，能容下碳原子与硅原子，也就是乱七八糟的东西都能进入晶体内部，铁就不能成为铁了，就成石头了。这也是体心立方晶体的晶格间隙小，能在室温下成为铁物质的原因。

二、碳钢的热处理

jsenchun

LHH1362 发表于 2013-6-7 09:17
如果说碳在铁中不起硬度作用，为什么要花那么多财力、精力搞化学渗碳？蒋工有高招吗？氮化或其它方法？学习 ...

以前错误的研究，都成“碳化物”脑子了。主要是“碳”的认识错误。只要认清楚了“碳”，金属理论大厦就倒塌了，一切疑问都知道结果了。

孤鸿踏雪

jsenchun 发表于 2013-6-7 09:54
我的理论很简单，就是晶体生长，转变，变形。六个字就行了，理论依据就是纯铁的结晶转变曲线。

     您认为您的理论能解决哪些实际问题？您从事理论研究或理论创新的最终目的是什么？难道不适用于指导具体的生产实践活动？

jsenchun

孤鸿踏雪 发表于 2013-6-7 12:53
您认为您的理论能解决哪些实际问题？您从事理论研究或理论创新的最终目的是什么？难道不适用于指导具 ...

请看蒋工答疑四十五第68楼。

找漏洞

jsenchun 发表于 2013-6-7 12:59
请看蒋工答疑四十五第68楼。

偷换概念~   你能解释雪冰水的关系么？
你说过雪是晶体，冰是晶体，能由此推断水就是晶体么？
反过来推理水可以变成雪，也可以变成冰，由此推理能推出什么来？
混淆概念研究的方向你都没弄清楚就叨比叨的没完？
推理需要反复论证，你推理出雪冰水的关系了么？只是目前还没法解释个别现象或者是没有技术手段检测（设备呀人呀等因素）如果有一天技术手段检测出水是晶体一切就都明白了~
蒋工：个人认为你研究晶体的意义不大（因为雪冰水的关系在那摆着呢）.....

孤鸿踏雪

jsenchun 发表于 2013-6-7 12:59
请看蒋工答疑四十五第68楼。

     蒋先生如此痴迷于金属学基础理论研究，我们来共同探讨一下金属热处理最初作为一门技艺的历史追溯：

      从石器时代进入青铜时代的时候，第一次出现了人造金属器物。它们是用石斧锤击自然金或自然铜而制成的。后来用矿石熔炼出的铜制造器物。
　　　当冷锻时，原始人类遇到形变硬化现象，难以制作薄刀和尖锐箭头。为了使金属再次变软，工匠不得不将冷锻铜放到炉膛加热，这个方法就是再结晶退火。可靠的证据表明，最早使用这种方法的年代可追溯到公元四千多年。再结晶退火是恢复锻造铜片的塑性不可缺少的步骤。以后将这方法用于青铜。在公元前一千多年（青铜时代），经这种处理的青铜片大量用于制作盘碟。
　　　因此，再结晶退火是人类使用的最早的一种热处理方法，它在公元前四千多年就出现了。
　　　淬火出现的时间要晚得多。铁的冶金生产开始于公元前一千多年。当时，用土法吹炼炉直接从矿石制得熟铁。这种铁制武器不能用淬火来硬化，因为它的含碳量太低。在铁器使用初期，淬火是同渗碳一起进行的。古时工匠偶然发现将坯件放在木炭火炉中加热，热锻后在水中浸淬，就能显著改进铁制武器和工具的性能。
　　　土法熟铁在炉膛内渗碳和随后淬火的发展，是人类历史上最大的成就之一。

找漏洞

孤鸿踏雪 发表于 2013-6-7 13:22
蒋先生如此痴迷于金属学基础理论研究，我们来共同探讨一下金属热处理最初作为一门技艺的历史追溯：
...

就不要讨论他的推理了根本没意义。。。等他把水弄明白了就明白碳化物是啥了...（雪是晶体冰是晶体水是啥）推理能到处用么他根本就是自己把自己弄晕了还想把咱们都给弄晕......蒋工研究雪弄明白了晶体 ，雪化了是水，水是晶体？~水结冰了有去研究冰，冰化了是水，水是啥晶体~

找漏洞

蒋工方向跑错了，碳化物好比是水（蒋工同意么？）所以人家研究碳化物你研究晶体这就是差距.就好比人家都研究水你却研究冰......如果把水研究明白了你研究冰的意义何在？南辕北辙你知道吧~  据说地球是圆的你一个劲的跑终究会回到原点.不过就是没人这样跑，理论上是可以实际是不是这样呢?俺不知道,俺是农民，把简单的事情复杂化那叫艺术（俺是农民不懂艺术),把复杂的事情简单化那叫农民工。（这俺懂因为俺是农民工）

孤鸿踏雪

jsenchun 发表于 2013-6-7 09:47
降低转变速度，渗碳必须再淬火，钢的表面才能硬，原理与淬火相同。

    　淬硬性  又叫可硬性，是指钢在正常淬火条件下，以超过临界淬火速度冷却所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度。它主要与钢的含碳量有关。更确切地说，它取决于淬火加热时固溶于奥氏体中的含碳量。
　　　淬硬性与淬透性是两个不同的概念，且极易混为一谈，淬火后硬度高的钢，未必淬透性就高；而硬度低的钢亦可具有高的淬透性。还应指出：必须把钢的淬透性与钢的淬硬层厚度区别开来。淬透性乃为钢材本身固有属性，它只取决于其本身的内在因素（如化学成分、纯净度、晶粒度、组织均匀性等），而与外部因素无关；而钢的淬硬层厚度除取决于淬透性外，还与所采用的淬冷介质，工件尺寸、形貌、质量效应等外部因素有关。

孤鸿踏雪

jsenchun 发表于 2013-6-7 10:58
以前错误的研究，都成“碳化物”脑子了。主要是“碳”的认识错误。只要认清楚了“碳”，金属理论大厦就 ...

    这个主要是您对教科书的曲解，那本教科书也没有说淬火钢的硬度来自碳化物的硬度。

孤鸿踏雪

jsenchun 发表于 2013-6-7 09:47
降低转变速度，渗碳必须再淬火，钢的表面才能硬，原理与淬火相同。

关于金属的强化机制请见附件

孤鸿踏雪

关于淬火马氏体硬化

孤鸿踏雪

jsenchun 发表于 2013-6-7 10:58
以前错误的研究，都成“碳化物”脑子了。主要是“碳”的认识错误。只要认清楚了“碳”，金属理论大厦就 ...

蒋先生看看81#楼的图2-2