图5 冷却曲线, 左图是习惯作图法, 右图是Osmond“反冷却速率”法, 给出明显的转变点在测量冷却曲线时, 他采用当时新发展出来的Pt-Rd 热电偶; 在绘制曲线时, 他不用温度(Θ)随时间(t) 的变化, 而用温度(Θ) 随dt/dΘ的变化, 突出转变点(图5)。他在1887 年发表的“铁、钢与白口铸铁中铁与碳的相变”一文中明显测出三个转变点, 即900, 750 和700℃。这就是我们今天铁的三个转变点:
910℃: C→A相变
768℃: 铁磁转变
723℃: 碳从固溶体中析出, 共析相变
后来他还发现在镍含量高的合金钢中γ可以保留到室温而不转变, 为发展奥氏体不锈钢指明了方向。他不但首先发现了铁的α、β、γ三种同素异构体,后来还在“铁的晶体学”一文(1900) 中用晶体生长形态及蚀坑证明:α、β、γ三种同素异构体都属于立方晶系; γ生长成八面体, 滑移面是{111};α、β生长成立方体, 滑移面不是{111}及{100},孪晶面是{112}。
这与后来的X 射线结构分析完全一致, γ有面心立方结构, α、β有体心立方结构。我们完全可以想像到, 在X 射线衍射实验出现之前, 得出这些晶体学结论是多么不容易。由此也可以看出Osmond 才华横溢, 想像力非常丰富。
顺便提一句, 我们今天使用的转变点符号都是沿用当年Osmond 用过的, 如A (法文驻点A rrestation 的第一个字母) 代表转变点, 下标c (法文加热chauffage 的第一个字母) 及r (法文冷却refro idissement 的第一个字母) 分别代表升温及降温的转变点。显然, α、β、γ也是延用Osmond 的符号。
Osmond 还有谦逊的美德。一方面不让在他逝世的讣告中说明他在金相学方面的业绩; 另一方面把荣誉让给别人, 如他推崇索氏为金相学的奠基人,马氏为伟大的金相学家, 分别用他们的姓氏命名索氏体和马氏体。他还把他自己发现的碳在γ铁中的固溶体命名为Austenite, 即奥氏体, 以纪念在Fe-C平衡图方面作出巨大贡献的W. C. Roberts-Austen(以下简称奥氏)。甚至他还用物理化学家L. J.Troost (巴黎大学教授, Osmond 曾受过他的指教,但他本人从未在金相方面做过研究) 的姓氏命名钢中的一种共析相变组织—Troostite, 即屈氏体。
伟大的科学家也不可能是完美无瑕的。Osmond在发现β铁后, 认为这是钢在淬火后有很高硬度的本质。易言之, β铁很硬, 在高温生成后在急冷的淬火过程中被保留下来了。显然, 这是错误的。但是Osmond 及奥氏, 后来还有Sauveur, 为此舌战群儒,斗争非常激烈, 我们在金相学史话(2) 中将对此作专门报道。但是, 这个失误与Osmond 的伟大贡献相比, 只不过是一块美玉中的一点瑕疵罢了。