淬火
是金屬材料熱處理中的其中一項。
一般來說,金屬材料的普通熱處理分為以下幾種:
退火、正火、淬火、回火、調質等幾種分類。
淬火是什麼意思?
淬火是通過高溫加熱,使得金屬內部組織在加溫過程中逐步達到臨界值AC3(簡單用溫度表示就是910度以上的溫度)後,使得材料全部奧氏體化或者大部分奧氏體化(奧氏體化通俗解釋就是軟化),再通過冷卻介質強行快速冷卻。
在冷卻到Ms值(溫度表示就是大約550度以下溫度)時,產生高硬度的馬氏體(馬氏體化就是硬化)。大量的奧氏體轉化為馬氏體後,原來的金屬材料的硬度和內部金相組織就完全發生了變化。硬度提高了,柔韌性就降低了。
這就是淬火的基本解釋。
為什麼大明朝的高級鍛工們淬火不敢把溫度提高到材料表麵將將要發白的程度呢?(鋼材加溫到表麵將將要發白的溫度,基本上就是過了910度這個臨界值。)
這裏就涉及到了一個淬火後會發生劇烈的應力變形的問題了。
大明鍛工們把這些中碳鋼加熱到700度左右的溫度的時候,金屬內部的奧氏體化其實已經開始均勻分布了,隻是達不到大部分或者全部奧氏體化而已。
在奧氏體化軟化不足的情況下,通過水冷的方式急速降溫就使得馬氏體化硬化的單位數量也不足。軟化的數量不足導致了硬化數量的不足,也就必然的使得在硬化過程中劇烈收縮產生的應力也不多。材料本身就有足夠的韌性去承受這種劇烈收縮所產生的應力,所以就不會開裂了。但是,同時也就使得淬火後的硬度達不到最佳值。
而大明鍛工們不敢加熱到AC3臨界值910度的溫度去淬火,主要的原因就是:因為,當金屬材料全部或者大部分奧氏體軟化後,急速冷卻產生的劇烈應力會因為金屬材料都去參與硬化了,沒有足夠數量的組織來承受這種硬化過程中所產生的應力撕扯。自然就“嘎嘣”一下,阿米豆腐了。
這就好比上戰場,個個都去砍人頭拿功勞,撿財寶裝荷包了,沒人去警戒探路。然後敵人殺個回馬槍,不死才怪。
既然古代鍛工們都沒辦法去解決這個應力過大導致開裂或者太脆的問題,陳剛又是如何做到的呢?
科學就是力量啊!
既然知道了AC3臨界值910度可以全部或大部奧氏體軟化,那麼,要想達到理想的材料硬度,就必須要升溫到這個值。
在急速降溫過程中,馬氏體全部轉化成功的臨界溫度Ms值550度以後,內部組織已經定型了。此時,最要命的就是硬化過程中產生的應力無法釋放!這種應力會在繼續冷卻過程中發揮巨大的破壞作用!嚴重的時候會生生撕裂材料!
怎麼辦?
放心,不用涼拌的。陳少爺有辦法!
既然知道硬化的臨界值是550度,那麼就在這個臨界值上麵做文章。
陳剛在把刀身浸入水中以後,並不是一下冷卻到位的。而是仔細盯著刀身顏色的變化,直到刀身的暗紅色將將要熄滅之時迅速離開水麵。這個時候的溫度就是Ms值,大約550度往下一點!
達到這個值的時候,事實上,材料的硬化過程已經基本完成!
接下來的工作就是消除應力。
迅速離開水麵,讓刀身內部的餘熱和應力得以在常溫下擴散、釋放!
此時,刀身會有一個瞬間的顏色變化。表麵發白的地方會很神奇的冒出黃色的油漬!這黃色的油漬就代表著馬氏體在餘熱的作用下軟化了少許。