主题:【原创】金属材料扯淡时间(七)

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牛牛0322
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(本文为无敌大冰冰老师原创,感谢老师的分享)
      正火或者退火实际上大原理是一样的!都是利用在不同温度和时间下材料内在结构及组成的变化而调整各种性能,这里不单是力学性能,还有比如残余应力、比如工具钢的易切削性、比如均匀性等等,大原理一样,细节各有不同,利用的性质也各有不同。
      先说正火,正火的作用是让系统重新排队,为什么要重新排队,因为原始状态是不完美的,不能说原始状态不好,只能说不完美,就像高速公路上的汽车,怎么跑的都有,但到了收费站都要排好了队一辆辆通过。
      如果到收费站之前就都开的很好,排列均匀有序,那么就不需要正火啊,所以有轧态替代正火一说。当然真正一样是不可能,但不需要重新排队的时候还是节省点能源消耗更好。另外,正火不必须的原因除了有些特定的轧态或锻态材料正不正火结果差不多这种情况之外,还有的是不能正火,就如同国旗护卫队,那两排小队伍走的,你非要让他们过收费站,分散成8股队伍,本来变形强化的挺好,一正火软了,回到解放前了。所以说经过正火处理会更好这个概念是有限定范围的,正火就像家里收拾屋子一样,只是整理材料的一种方式而已。


      通俗的正火就是重新奥氏体化然后空冷,有了奥氏体化这个过程,重新形核,每个部位被提供的能量是一样的,环境给了材料一个重新洗牌的机会,大家站在同一个起跑线上,形核均匀,晶粒均匀,于是整体就相对均匀化了,这是正火解决的问题一; 均匀=各种稳定!
      材料正火前的晶粒往往粗大(大多是高温浇筑的坯料经过一定变形形成的,高温下晶粒粗大,虽经过再结晶过程,但毕竟有限),正火温度相对前期轧制或锻造或浇筑温度低一些(正火基本上仅仅高于奥氏体化温度几十度而已),因此形核后晶粒长大趋势不明显,原来的粗晶粒被新的诸侯瓜分,分而治之,大唐江山进入五代十国阶段,正火后晶粒更小,这是正火解决的问题二; 晶粒细=大部分性能提高!
      正火过程给了材料中C及合金又一次均匀扩散的机会,和上述的晶粒均匀不同,这里是扩散带来的成分进一步均匀,也就是消弱偏析,对某些材料性能比如焊接比如韧性带来一个新的变化,这是正火解决的问题三;扩散=偏析度低!
      这三个解决问题的过程就是前几次说的奥氏体化过程,但结果让二伯很不爽!作为一个说话语不惊人死不休,做事不走寻常路的中年男来说,材料世界和人生观导向是那么的矛盾重重。正火带来了材料的通而不精、细小、同质化正是人生最不可取的三个特点。

      还要补充说点正火,说了今世说点前生。正火如同人走入社会后被磨圆棱角的过程,那么在年轻的棱角时代必然有很多惊天动地的事情发生,打架斗殴啊,通宵熬夜啊,早恋啊,阳光灿烂的日子,没有压力和负担,没有被环境束缚的年纪你无忧无虑,没有为正火而做好准备,你的人生注定艰难!
      正火的效果依赖于材料的原始态,举个简单的例子说明一下,Mn在1100度的温度下,从浓度差6%均匀化到4%需要接近6个小时,而均匀化的区域只有10微米。正火温度基本不超过1000度,可想而知如果原始状态不好,正火后的效果要打折扣的,科学不骗人,不会指鹿为马,所以不要依靠正火解决一切问题,要关于每个工序每个点,一将功成万骨枯,好产品需要付出的东西很多。

      歪理时间,接下来要给大家灌输一个概念:只有在出问题的时候宏观才会和微观挂钩!怎么定义出问题?就是宏观和平时不一样了,或者觉得不符合道理了,然后你看看微观,用组织也好,用什么也好,就解释了。
      有人说了,绝对的错误!任何宏观都是微观建构的。没错,说的对,我指的是如果你用微观的局部不均匀来对应宏观的性能,比如说强度,你很难对应上,因此做大事不拘小节,微观懂道理就可以了,没必要深究。

      在冷速方面,正火似乎没什么可说,大多数情况正火后只是空冷,要求并不高,如果需要特殊的性能要求才会改变,也或者有一些特殊情况,比如为了节约成本用廉价的材料替代,必须风冷或雾冷来保证本该好材料空冷就能获得的强度。
      这里用七章扯了基本的相知识以及加热冷却这个过程,后面可能还要再应要求扯扯退火、固溶时效等等,随后应该开始走飘逸路线,从金相组织联系到各种性能,夹杂乱七八糟的微观如析出相等等,材料科学的世界很是奇妙,很多东西不接触是想不到的,比如在加热冷却的循环中,材料是不走寻常路的,如热滞现象,为什么会有滞后。。跟不上的到底是什么?为什么加热和冷却走过的路不同?美特斯邦威是否受了启发?找个图一目了然的看一下:


        材料加热到温度A开始相变,冷却的时候却需要到温度B才开始相变回去。。。嗯,明白人知道我会说钢的Ac点和Ar点了,why?很奇妙吧,炒股的时候总遇到,买的时候1万块钱可以买1千股,卖的时候1千股只能卖5千块钱,也是百思不解啊!

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fengyonghe
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那张插图,热缩冷胀,应该是热胀冷缩才对                                                                                                   
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