为什么淬火可以让刀剑变得更硬?

是淬火后变硬吧。为什么呢?是氧化?还是因为晶体结构的重排?

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19个答案
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长乘Material master,Mechanic...

2013-05-10 13:07

好吧,二楼是经典回答,我稍稍改变下叙述方式。

什么是钢?
—铁元素和碳元素形成的合金(当然还有其它元素
什么是合金?
—在本问题里,可以单纯的理解为,铁元素和碳元素通过化学作用形成了N种化合物,它们分布于铁的里面形成了钢,这种合金。
淬火的微观目的是什么?
—为了得到上面所说N种中的一种特殊的铁碳化合物—马氏体。
为什么要得到马氏体?
—因为它十分之硬(当然也脆
如何得到马氏体?
—一定温度下急速冷却,就是淬火了。
马氏体到底是什么结构?
—把钢里的铁元素构成的几何形状想象成一个笼子,碳渗透进去并依据能量的高低自动停留在合适的位置,这就形成了一般的铁碳化合物。但如果不给碳们充足的时间(就是急冷了,它们就会在笼子里聚集,碳含量倍增,这就是马氏体了。
高碳的马氏体为神马硬?
—好吧,这是因为它的结构,就像同样是碳单质,金刚石比石墨硬。
马氏体硬而脆,为什么钢不硬而脆?
—好吧,通常钢如45、40Cr等在淬火后还会高温回下火,这个与淬火合称调质处理。回火后马氏体没了,形成了另一种组织,硬度大幅下降,韧性大幅提高。
—当然,不回火的钢也大量存在,如销轴用30CrMnTi等,它们是硬的,也是脆的(工程上用时通常是脆断),但这个脆可不是鸡肉味,嘎嘣脆~
刀剑如何硬而不脆?
—芯部与表面采用两种不同的组织。表面硬,芯部韧。七匹狼:男人不止一面!

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淬火定义:钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体1化,然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。

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支持者: 尘封的哲学家

因为晶体结构改变了。这个可以参考“淬火”词条啊啊啊…

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支持者: BleedingGums

奥氏体马氏体珠光体等等,先理解这些组织的特性,就好理解了。
淬火的实质是快速冷却,在快速冷却的条件下(指大于临界冷却速度),奥氏体化的组织会进行马氏体或贝氏体转变,而后者的硬度要大于奥氏体,所以淬火处理后的刀剑会变硬。

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lamellae高分子结晶

2013-05-11 10:21
支持者: happy猫猫_01

我们来推导一下金属晶体中的微观缺陷量吧

大家有兴趣可以从固体物理书或者凝聚态物理书中得到

缺陷在晶体中的分布公式

n=N*exp(-w/kt)

其中,缺陷数量n与温度正相关。

当金属从某一个温度快速降低到另一个温度时,(淬火,与退火相对应)

体系中的缺陷数量来不及快速改变到最可几的温度。

使得金属内部存在应力

材料中的缺陷,造成,当金属受外力时,容易造成应力集中。

从而使得金属的力学强度下降。

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支持者: 新社会革命者

钢在奥氏体温度区间急冷(迅速放入水或油中)也就是淬火,可以得到马氏体组织,马氏体组织很硬,但是同时也脆,必须经过回火处理(温度升到奥氏体区间以下某温度保持一段时间后慢冷),可以得到回火马氏体,硬度稍微下降,韧性有较大的提高,就可以在工程上使用了!

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Greed_Mammon洋芋神教·Potamen!

2013-05-10 17:12
支持者: 章鱼喵.时见疏星

嗯...此外,除了复合结构,古代的“局部热处理”也就是“覆土烧刃”也有提高刀刃硬度而不影响整体柔韧性的能力。而烧刃之后会出现的“刃纹”既是马氏体和奥氏体的界限。上网找一找古代日本刀的细部特写就可以很轻易地看出来两种结构的区别。

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微观结构决定性质!不同的晶体结构间的性质是不一样的~看一下铁碳相图就知道了~不同温度不同C含量下,会有不同的结果!大致上有奥氏体、渗碳体、莱氏体、珠光体、索氏体、马氏体、上贝氏体、下贝氏体、回火索氏体神马的~忘得差不多了~

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虽然都是钢材但存在的组织结构是不一样的,不同的组织结构有不同的特性,如果想了解的话可以看《金属学与热处理》

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支持者: 东风欣乾坤 初阳

因为这种处理能形成“绷紧的外皮”

就好像你用袜子装一袋沙,然后拼命的收紧袜子口,你就能得到一个相当结实的短棒一样。

一旦再次加热把这层外皮“松掉”,就相当于会破坏这种绷紧的均一性,很容易造成刀剑的不规则变形。这也从另一面表明了淬火的作用。

因为这层“皮”要瞬间成形并且几乎没有反悔修正的余地,所以淬火被看成最关键的一步——淬坏了就几乎只能废钢回收了。

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晶体结构重排。铁本来有很好的延展性,也是因其结构排列有序。淬火就是把铁加热,都快变成液体,从长程有序快变成短程有序的时候,突然降温,分子来不及恢复到原来的位置,延展性被破坏,因混乱的排列分子交错,硬度变大。

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还是大一学的机械工业出版社的《机械工程材料》啊,现在已经毕业工作一年多了,还记得当时老师说,机械材料只要明白4把火,看懂铁碳合金相图就OK了……内流满面……

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牙丸阿不思一个走在社会学边缘的曾经理工人

2013-05-10 15:25

不容易啊···终于有人问到了材料学

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淬字当年你们老师怎么念的啊...我们的老师说 一会儿念cui 一会儿念jian 你们想怎么念怎么念吧 他当时念 jian 火....

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