蔣森春

【摘? 要】金屬鐵原子的電子俱有波粒二重性，每個(gè)鐵原子的電子在液態(tài)呈粒子性，固態(tài)呈波動(dòng)性。每個(gè)鐵原子電子的波粒二重性參數(shù)有所不同，有小的差別，相同的就集合為一體，成為單晶粒。波粒二重性參數(shù)的不同，就造成液態(tài)結(jié)晶溫度不同與固態(tài)晶向不同。

【關(guān)鍵詞】金屬;鐵原子;C曲線

引言

鐵原子的空間排列形式是根據(jù)溫度而變化，高溫為體心立方晶格，中溫為面心立方晶格，室溫時(shí)為體心立方晶格，鐵晶胞體積在中溫為最大，高溫次之，室溫最小。高溫體心立方晶格結(jié)構(gòu)適應(yīng)于高溫?zé)釟饬髁鲃?dòng);中溫面心立方晶格結(jié)構(gòu)固定熱氣流流動(dòng)，保溫性能好;室溫時(shí)體心立方晶格結(jié)構(gòu)適應(yīng)低溫?zé)釟饬髁鲃?dòng)。

1.解析鐵原子

規(guī)則排列的鐵原子是不允許其它原子滲入到規(guī)則排列的間隙當(dāng)中，其它原子只能滲入到鐵原子排列的缺陷處;點(diǎn)、線、面缺陷的大小與分布，決定金屬鐵的品質(zhì)。點(diǎn)、線、面缺陷數(shù)量的有限性決定鐵的有限含碳。晶界的空間大小是有限的，碳原子少時(shí)就剝奪鐵晶粒的鐵原子在晶界化合為滲碳體，多了時(shí)碳原子就在晶界集聚為石墨。碳原子保持鐵晶體結(jié)構(gòu)不轉(zhuǎn)變，即增加鐵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。碳原子是充實(shí)到晶格缺陷空間而保持晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。溫度變化使晶粒體積變化與晶格缺陷空間容積變化，導(dǎo)致析出與吸收碳原子，致使結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度的變化。析出的碳原子再充實(shí)到其它晶粒缺陷大的空間，晶粒的成長(zhǎng)是體積變化與晶格缺陷不斷析出與吸收碳原子的過(guò)程，直至結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。

2.疑問(wèn)與解答

（1）同種物資的鐵原子之間，其核外電子不會(huì)出現(xiàn)失去與獲得電子的現(xiàn)象，不會(huì)有共價(jià)鍵，即金屬鍵。

（2）晶粒是鐵原子的核外電子波粒二重性參數(shù)相同，鐵原子就有了相同的性能，就聚在一起成了單晶粒。

（3）鐵晶體不存在晶核，教科書(shū)中的鹽水結(jié)晶比喻不恰當(dāng)，鹽水屬于無(wú)機(jī)物資，不能與金屬原子的聚合相提并論。

（4）奧氏體、鐵素體的定義沒(méi)有證據(jù)予以佐證，現(xiàn)代的科技手段也獲得不到根本就不存在的證據(jù)，不正確的定義制定了不正確的理論。四年前本人就在網(wǎng)絡(luò)上懸賞，誰(shuí)找出證據(jù)，個(gè)人獎(jiǎng)勵(lì)十五萬(wàn)人民幣，至今有效，但無(wú)人領(lǐng)賞。

（5）鐵原子空間的排列有點(diǎn)、線、面缺陷，鐵原子排列缺陷的作用是什么？理論的應(yīng)用是什么？

（6）鐵碳圖、C曲線圖是試驗(yàn)總結(jié)圖，是證據(jù)，不是理論。目前對(duì)兩圖的認(rèn)識(shí)是屬于看圖說(shuō)話式的識(shí)圖。

（7）鐵碳圖是平衡狀態(tài)下獲得的，S點(diǎn)是固態(tài)面心立方結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)下的飽和含碳點(diǎn)。非平衡狀態(tài)下，即有過(guò)冷度或過(guò)熱度時(shí)，不受飽和參數(shù)的含碳限制。

（8）碳原子的作用是穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)，非平衡狀態(tài)下獲得的體心立方結(jié)構(gòu)，晶粒內(nèi)部極少量存在的碳原子在晶格缺陷處使晶格變形，會(huì)增加一定的很小的硬度，但撐起硬度的主要是細(xì)小晶胞的體心立方結(jié)構(gòu)的排列。

（9）高碳鋼與低碳鋼同在退火的狀態(tài)下來(lái)比較硬度，硬度相差不大，雖說(shuō)高碳鋼的硬度稍高一些，但那是一次、二次滲碳體多一點(diǎn)的緣故。例如，退火狀態(tài)下的高碳鋼，可以與低碳鋼一樣進(jìn)行切削加工。

（10）滲碳體遇熱就軟，遇冷就硬，室溫下是硬而脆，在較低的高溫下就軟化變形，高溫就霧化分解。滲碳體的硬度低于馬氏體的硬度。例如，過(guò)共析鋼的淬火硬度低于共析鋼的淬火硬度，就是因?yàn)檫^(guò)共析鋼出現(xiàn)一次滲碳體，而導(dǎo)致硬度低。

（11）淬火時(shí)的馬氏體是面心立方晶格向體心立方晶格結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過(guò)程中的過(guò)渡結(jié)構(gòu)，能夠得到馬氏體的前提條件是，①晶粒內(nèi)部有足夠多的碳原子，②外部是有足夠大的過(guò)冷度。碳原子與過(guò)冷度都使晶體的晶格結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度降低，轉(zhuǎn)變速度變慢，轉(zhuǎn)變過(guò)程變長(zhǎng)，從而獲得晶體晶格轉(zhuǎn)變過(guò)程中的馬氏體。

（12）C曲線的獲得與統(tǒng)計(jì)學(xué)中的高斯曲線獲得的條件是一樣的，C曲線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90℃，就是統(tǒng)計(jì)學(xué)中的高斯曲線。用統(tǒng)計(jì)學(xué)理論分析C曲線，C形曲線的來(lái)由就清楚了，圖中一切晶格結(jié)構(gòu)的來(lái)由就清楚了。

（13）馬氏體的晶胞比體心、面心立方結(jié)構(gòu)的晶胞要大，大晶胞所產(chǎn)生的晶格缺陷體積就大，含碳原子應(yīng)該為最多，由于缺陷空間大，所以淬火時(shí)就不會(huì)有碳原子析出，并不是過(guò)飽和含碳，而是遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到飽和含碳。

（14）面心立方晶胞的體積基本上是體心立方晶胞體積的兩倍大小，計(jì)算致密度大小必須是在無(wú)幾何規(guī)則排列的前提條件下去計(jì)算比較，否則，得出的結(jié)論一定是錯(cuò)誤的。

（15）研究材料的原則是“結(jié)構(gòu)決定性能”，不是組織決定性能，應(yīng)該用結(jié)構(gòu)來(lái)認(rèn)識(shí)金屬材料，例如說(shuō)珠光體是機(jī)械混合物，是怎樣的機(jī)械混合，“機(jī)械混合”是含糊之詞，若從結(jié)構(gòu)上分析，就會(huì)很清楚的。

（16）“相”的定義中的一個(gè)條件是均勻性，奧氏體、鐵素體都不符合相的均勻性條件，不能稱相組織。

（17）液態(tài)金屬鐵存在有兩種結(jié)構(gòu)，一是純鐵固化前的體心立方結(jié)構(gòu);二是高碳含量鐵固化前的面心立方結(jié)構(gòu)。

3.熱處理的C曲線問(wèn)題

在c曲線圖中，教科書(shū)介紹圖中的組織有奧氏體、鐵素體、滲碳體、一次滲碳體、過(guò)冷奧氏體、粗珠光體、珠光體、屈氏體、索氏體、上貝氏體、下貝氏體、馬氏體、殘余奧氏體。這么多的組織，其結(jié)構(gòu)只有馬氏體的體心正方結(jié)構(gòu)，滲碳體結(jié)構(gòu)，體心立方與面心立方結(jié)構(gòu)，這四種結(jié)構(gòu)。認(rèn)識(shí)材料要從結(jié)構(gòu)上認(rèn)識(shí)，例如：軍隊(duì)的一個(gè)連，其結(jié)構(gòu)就是班與排的結(jié)構(gòu)，若要這個(gè)連隊(duì)去排隊(duì)形，可能有幾百種隊(duì)形組織，這就是結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單與組織的復(fù)雜。在c曲線圖中的粗珠光體、珠光體、屈氏體、索氏體、上貝氏體、下貝氏體、其晶格結(jié)構(gòu)都是體心立方，它們只是晶粒大小的區(qū)別，晶界處都是滲碳體。

在一百五十多年前，全世界范圍內(nèi)曾對(duì)“碳造成鐵變硬”的硬化論觀點(diǎn)，進(jìn)行了幾十年的爭(zhēng)論，進(jìn)行了充分的論證，結(jié)論為“碳不能使鐵變硬”，這是全世界一致的認(rèn)識(shí)。碳鋼在加熱冷卻時(shí)，其晶粒內(nèi)部缺陷處會(huì)析出碳原子，晶粒內(nèi)部的碳原子會(huì)很少，鐵碳圖600℃的Q點(diǎn)，含碳只有十萬(wàn)分之五，室溫時(shí)的含糖量應(yīng)該更低，P點(diǎn)的727℃也只是萬(wàn)分之二的含碳量;雖然小一些的過(guò)冷會(huì)有個(gè)別碳原子留存在晶粒內(nèi)部，這也是極個(gè)別現(xiàn)象，決不是淬火時(shí)的馬氏體過(guò)飽和含碳現(xiàn)象，即體心立方結(jié)構(gòu)下的過(guò)冷含碳很小。

體心與面心的晶格結(jié)構(gòu)內(nèi)部若有過(guò)多的其它元素存在，那就不是鐵了，就是化合物了，就無(wú)法冶煉出鐵金屬物資了，結(jié)構(gòu)是不允許其它元素存在。任何合金元素都增加不了鐵的最高硬度，合金元素只是在晶界處改善鐵的性能，如提高耐熱性，抗疲勞，增加韌性，增加硬度也是鐵最高硬度值以下的硬度。

例如：室溫下的45#鋼，此時(shí)是體心立方結(jié)構(gòu)，原子大多都在晶界處化合為滲碳體而存在，滲碳體增加了一些硬度，但增加的很少很少，硬度主要是由細(xì)小的體心晶胞排列結(jié)構(gòu)決定。

貝氏體的彌散強(qiáng)化論，實(shí)際上就是碳硬化論的翻版，強(qiáng)調(diào)了碳的硬化作用。貝氏體實(shí)際都是細(xì)小的體心立方結(jié)構(gòu)晶粒與細(xì)小的滲碳體晶粒，是鐵晶體小晶粒造成晶界處的滲碳體也細(xì)小，滲碳體細(xì)小是表面現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)是晶粒細(xì)小，是鐵晶粒細(xì)小導(dǎo)致處于晶界處的滲碳體晶粒也細(xì)小，是細(xì)小的鐵晶粒造成貝氏體強(qiáng)度高。

再一個(gè)就是晶格畸變論，晶格畸變論只適應(yīng)對(duì)鐵的機(jī)械變形，如軋制、冷變形等、屬于冷作硬化范圍，是屬于晶格扭曲變形、晶格間隙變化、晶界處滲碳體晶粒粉碎變形、晶界空間被壓實(shí)、千錘百煉的問(wèn)題。

4.總結(jié)

我是一名普通的工程師、普通的科技作家，精通機(jī)械，精通金屬材料與熱處理，幾十年與機(jī)械打交道，深知目前金屬材料基礎(chǔ)理論的錯(cuò)誤，我曾五年教學(xué)，不忍誤人子弟，由此原著新的金屬材料基礎(chǔ)理論，系統(tǒng)理論約九萬(wàn)字。我希望全世界，全中國(guó)的專家、教授、院士、學(xué)者、學(xué)子與我交流，歡迎提出任何見(jiàn)解，歡迎提出任何意見(jiàn)，我會(huì)一一解答回復(fù)，希望看完我的原著理論后提出。