第四十五章 淬火 (第1/2页)
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淬火
是金属材料热处理中的其中一项。
一般来说，金属材料的普通热处理分为以下几种：
退火、正火、淬火、回火、调质等几种分类。
淬火是什么意思？
淬火是通过高温加热，使得金属内部组织在加温过程中逐步达到临界值AC3（简单用温度表示就是910度以上的温度）后，使得材料全部奥氏体化或者大部分奥氏体化（奥氏体化通俗解释就是软化），再通过冷却介质强行快速冷却。
在冷却到Ms值（温度表示就是大约550度以下温度）时，产生高硬度的马氏体（马氏体化就是硬化）。大量的奥氏体转化为马氏体后，原来的金属材料的硬度和内部金相组织就完全发生了变化。硬度提高了，柔韧性就降低了。
这就是淬火的基本解释。
为什么大明朝的高级锻工们淬火不敢把温度提高到材料表面将将要发白的程度呢？（钢材加温到表面将将要发白的温度，基本上就是过了910度这个临界值。）
这里就涉及到了一个淬火后会发生剧烈的应力变形的问题了。
大明锻工们把这些中碳钢加热到700度左右的温度的时候，金属内部的奥氏体化其实已经开始均匀分布了，只是达不到大部分或者全部奥氏体化而已。
在奥氏体化软化不足的情况下，通过水冷的方式急速降温就使得马氏体化硬化的单位数量也不足。软化的数量不足导致了硬化数量的不足，也就必然的使得在硬化过程中剧烈收缩产生的应力也不多。材料本身就有足够的韧性去承受这种剧烈收缩所产生的应力，所以就不会开裂了。但是，同时也就使得淬火后的硬度达不到最佳值。
而大明锻工们不敢加热到AC3临界值910度的温度去淬火，主要的原因就是：因为，当金属材料全部或者大部分奥氏体软化后，急速冷却产生的剧烈应力会因为金属材料都去参与硬化了，没有足够数量的组织来承受这种硬化过程中所产生的应力撕扯。自然就“嘎嘣”一下，阿米豆腐了。
这就好比上战场，个个都去砍人头拿功劳，捡财宝装荷包了，没人去警戒探路。然后敌人杀个回马枪，不死才怪。
既然古代锻工们都没办法去解决这个应力过大导致开裂或者太脆的问题，陈刚又是如何做到的呢？
科学就是力量啊！
既然知道了AC3临界值910度可以全部或大部奥氏体软化，那么，要想达到理想的材料硬度，就必须要升温到这个值。
在急速降温过程中，马氏体全部转化成功的临界温度Ms值550度以后，内部组织已经定型了。此时，最要命的就是硬化过程中产生的应力无法释放！这种应力会在继续冷却过程中发挥巨大的破坏作用！严重的时候会生生撕裂材料！
怎么办？
放心，不用凉拌的。陈少爷有办法！
既然知道硬化的临界值是550度，那么就在这个临界值上面做文章。
陈刚在把刀身浸入水中以后，并不是一下冷却到位的。而是仔细盯着刀身颜色的变化，直到刀身的暗红色将将要熄灭之时迅速离开水面。这个时候的温度就是Ms值，大约550度往下一点！
达到这个值的时候，事实上，材料的硬化过程已经基本完成！
接下来的工作就是消除应力。
迅速离开水面，让刀身内部的余热和应力得以在常温下扩散、释放！
此时，刀身会有一个瞬间的颜色变化。表面发白的地方会很神奇的冒出黄色的油渍！这黄色的油渍就代表着马氏体在余热的作用下软化了少许。
正是这少许的软化，抵扣了巨大的应力变形，使得材料能不被应力撕裂。
在黄色的油渍开始出现后，陈刚迅速的把刀身浸入另一个水池的油里去。这是为了防止材料内部的余热过渡扩散，导致零件软化过度。
为什么放油里冷却，而不放回水里去呢？
油作为冷却介质，最大的好处就是：油的流动性差，散热能力低于水。
流动性差，散热能力低。这个特性使得刀身的余热降温的速度被减缓了少许。减缓的这个速度正好抵消了大面积形成马氏体硬化层以后产生的巨大应力撕扯给刀身带来的伤害。
这样的淬火方式，最终达到了两个目的：一、刀身材料几乎全部或者大部得到了奥氏体软化，然后这些软化组织得到了马氏体硬化的加强，硬度全面提升。二、通过在Ms临界值的应力消除，大大的释放了硬化过程中产生的应力，避免了材料被撕裂。并且，通过油这种冷却介质，放缓了马氏体形成后的继续硬化速度，大大减缓了硬化过程中的应力释放的伤害。
完成了上述的工艺路线后，这个时候的材料淬火已经基本达到了陈刚的要求。最后时刻，陈刚把刀身放入炉膛中重新烘烤三十秒钟，这又是为什么？
低温回火！
低温回火的最大作用就是消除残余的应力。
即便按照陈刚之前的办法操作到完全冷却，大部分的应力已经被去除了。然而，毕竟在油冷过程中，依然会产生少量的应力，这种应力虽然不是什么重要的缺陷。但是，当刀具受到剧烈碰撞的时候，这种残余应力依然可能会给刀体造成不可逆的伤害。
所以，借助余火加温三十秒，使得刀身的温度回升到280度以下，200度以上的温度，再任由自然空气冷却释放残余应力。
这样加工后的中碳钢，无论是硬度、韧性都是一个比较取中的范围。其性能真正的达到了这个时代的巅峰！
综上所述：
大明锻工的方法是：700度出炉---水冷。
陈刚的方法是：910度出炉---水冷---550度出水---油冷---低温回火
姑且不论科学与否，光是看字数，都明显体现出陈少爷的方法，果然牛叉！
陈刚一番唾沫横飞的专业化解释后，定睛一瞧。
