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        淺談金屬新理論

        2020-10-09 11:07:45蔣森春
        理論與創(chuàng)新 2020年15期
        關(guān)鍵詞:金屬

        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,晶粒的成長是體積變化與晶格缺陷不斷析出與吸收碳原子的過程,直至結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。

        2.疑問與解答

        (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,教科書中的鹽水結(jié)晶比喻不恰當(dāng),鹽水屬于無機(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,誰找出證據(jù),個(gè)人獎(jiǎng)勵(lì)十五萬人民幣,至今有效,但無人領(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。目前對兩圖的認(rèn)識是屬于看圖說話式的識圖。

        (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,即有過冷度或過熱度時(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)下來比較硬度,硬度相差不大,雖說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,過共析鋼的淬火硬度低于共析鋼的淬火硬度,就是因?yàn)檫^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)變過程中的過渡結(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冷度。碳原子與過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)變過程變長,從而獲得晶體晶格轉(zhuǎn)變過程中的馬氏體。

        (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形曲線的來由就清楚了,圖中一切晶格結(jié)構(gòu)的來由就清楚了。

        (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)來認(rèn)識金屬材料,例如說珠光體是機(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曲線問題

        在c曲線圖中,教科書介紹圖中的組織有奧氏體、鐵素體、滲碳體、一次滲碳體、過冷奧氏體、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)識材料要從結(jié)構(gòu)上認(rèn)識,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“碳造成鐵變硬”的硬化論觀點(diǎn),進(jìn)行了幾十年的爭論,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。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℃也只是萬分之二的含碳量;雖然小一些的過冷會(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)的馬氏體過飽和含碳現(xiàn)象,即體心立方結(jié)構(gòu)下的過冷含碳很小。

        體心與面心的晶格結(jié)構(gòu)內(nèi)部若有過多的其它元素存在,那就不是鐵了,就是化合物了,就無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)理論約九萬字。我希望全世界,全中國的專家、教授、院士、學(xué)者、學(xué)子與我交流,歡迎提出任何見解,歡迎提出任何意見,我會(huì)一一解答回復(fù),希望看完我的原著理論后提出。

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