金屬熱處理原理的演變及成熟
金屬熱處理原理產(chǎn)生于19世紀后半葉，20世紀中成長，21世紀初成熟。經(jīng)歷約160年的研究，在科研、生產(chǎn)實踐中日臻完善。
2025-03-22
金屬材料熱處理工藝于公元前數(shù)百年已成功應(yīng)用于社會生活及戰(zhàn)爭。但金屬熱處理原理卻始于19世紀，落后于工藝技巧近2000多年。從現(xiàn)代廣泛 的工業(yè)領(lǐng)域來說，金屬熱處理原理現(xiàn)稱為金屬固態(tài)相變。本文僅就此理論的產(chǎn)生、發(fā)展和演變加以簡單分析和論述，并彰顯我國學者在固態(tài)相變理 論研究中的成就和貢獻。
我國是世界上應(yīng)用熱處理技術(shù)最早的國家，早在商朝即開始采用退火來處理金箔，到戰(zhàn)國時期(公元前 403~前 221年)，已經(jīng)采用退火、淬火、正火和 滲碳等技術(shù)來提高鋼鐵器件的性能。我國是應(yīng)用馬氏體組織和淬火技術(shù)最早的國家，遼寧三道壕出土的西漢鋼劍、滿城劉勝墓出土的刀劍等都具 有淬火馬氏體組織。用“煉鋼赤刀，用之切玉如泥焉”描寫熱處理技術(shù)的高水平。唐宋年間，中國是世界科學技術(shù)的中心，金屬成型(鑄、鍛、焊)和熱處 理技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。
金屬熱處理原理的核心內(nèi)容是研究成分、組織結(jié)構(gòu)和性能三者之間的關(guān)系及其變化規(guī)律。兩千多年前的《考工記》中記載六種銅合金的成分配比、 性能和用途的論述，與現(xiàn)代銅合金幾近一致。這就是金屬學理論，只是缺少組織結(jié)構(gòu)說明(當時不具備條件)。這實際上是熱處理原理的雛形(或稱萌芽)。
唐宋年間，我國熱處理技藝處于世界領(lǐng)先水平，但弄不清也沒有條件了解金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律。即只有工匠手藝，而沒有發(fā)展為科學 理論。
19世紀，由于西方工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對于熱處理引起金屬性能的特殊變化，引起人們探究金屬內(nèi)部奧秘的興趣，首先發(fā)明了顯微鏡，應(yīng)用金相技術(shù) 等手段來探查金屬內(nèi)部的變化。
1864年索拜(Sorby)首先在碳素鋼中觀察到珠光體，人類第一次觀察到鋼的內(nèi)部情景，稱其為:“珠光的組成物”(Pearly Constituent)。后命名為珠光 體(Pearlite)。從此人類開始邁進金相學的門檻。
1868年切爾諾夫發(fā)現(xiàn)鋼在加熱和冷卻過程中，在某特定溫度有組織轉(zhuǎn)變發(fā)生，即發(fā)現(xiàn)了臨界點。熱處理工藝向科學邁進了一大步，開始走進固態(tài)相 變的大門。
1878年，德國冶金學家Martens等用金相顯微鏡觀察到淬火鋼中的一種硬相，首先發(fā)現(xiàn)的是高碳針狀馬氏體。1895年法國人0smond將其命名為馬 氏體( Martensite).
至此，也就是在19世紀后半葉，人們開始認識珠光體和馬氏體。開始研究熱處理后金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)和組織轉(zhuǎn)變。從此，金屬熱處理從工匠手藝走向科學，開始探究鋼中的相變過程及其變化規(guī)律。
