碳钢热处理过程中涉及的参数
碳钢之所以具有这样的性能，是因为它含有碳。具有其他性能的钢可以由其他元素组成，称为合金。只有在研究纯铁之后，才能更好地理解碳的影响。
纯铁具有很高的延展性和抗拉强度，每平方英寸约18吨。
在铁中加入碳后，铁的抗拉性能、硬度和脆性增加，但塑性降低。
然而，上述增强取决于碳含量，在正常热处理时必须限制在1.7%。超过这个水平，多余的碳进入自由状态或形成石墨，具有非常低的抗拉强度。普通碳钢的含碳量不应超过1.5%。
当我们对钢进行加热和冷却时，它的原子结构会发生变化，从而在很大程度上改变其物理性能。特别是该工艺导致钢的硬化，并在不同领域有许多重要的应用。对钢进行加热和冷却以获得所需结果的过程称为钢的热处理。然而，它并不能保证理想的或精确的钢的期望变化，制造商可能需要满足妥协的结果。例如，较软的钢虽然可能不硬，但它在一定程度上可以承受弯曲应力，因此是坚韧的，但如果它变硬，它可能会变脆，失去对弯曲和其他形式的拉应力的抵抗能力。
碳钢热处理涉及到一些重要参数，现将其讨论如下:
钢结构
碳钢主要由纯铁(铁氧体)组成，也包括通过在铁中引入碳而制成的称为碳化铁的化合物。
低碳钢在显微镜下的横切面显示其结构层合(珠光体)，被游离铁素体吞没。随着含碳量的增加，珠光体与铁素体的比例也随之增加，直到钢完全转变为珠光体时，含碳量达到0.87%。
在碳含量进一步增加(0.87%以上)时，显微镜下的滑片显示珠光体周围有渗碳体。
性质方面，铁素体是公认的柔软和延展性，不是很强。珠光体既坚韧又结实，又足够柔软，可操作。渗碳体虽然很硬，但很脆。
从上述分析可以看出，当钢中碳含量增加到0.87%时，钢的硬度和强度都在增加，但超过这一水平后，渗碳体含量的增加使钢的硬度大大增加，并逐渐变脆。
临界点
钢的加热不会产生恒定的升温速率，而是通过不均匀的流动。最初，温度可能会稳定上升，之后它可能会暂时停止吸收热量，在短暂的暂时停止后，温度又开始正常上升。在这个短暂的停顿中，金属吸收热量，而不是进一步加热，而是在金属中启动某些转变。发生这种变化的温度被称为“临界”或“停止”点。
该图显示了平衡条件，其中临界点是随着温度的升高而显示的。AEB线表示较低临界点，DEC线表示较高临界点。
然而，重要的是要记住，尽管钢的碳成分可能不同，但它们的下临界点是相同的= 730摄氏度。
在这个温度下，珠光体不再存在，铁素体和渗碳体等其他成分的薄片溶解形成一种称为奥氏体的固体结构，这种结构表现出非磁性。
珠光体和渗碳体的比例可以使混合物在较低温度下产生固溶体。其硬度可能比其他钢混合物(如珠光体和共析体)的硬度更高。
把钢加热到略高于临界点的温度，然后突然冷却，对其结构形式没有任何影响。快速冷却限制了珠光体的形成，然而奥氏体可能转变为一种不同的原子结构，称为“马氏体”，表现出极高的硬度和脆性。
如果冷却不彻底，那么这个过程可能会将奥氏体转变为另一种叫做特罗氏体的形式，这种形式不那么硬，但非常坚硬。
如果冷却过程以更慢的速度进行，则转变结果为“索氏bite”，这是一种细粒度、坚固和延展性的结构。
上面的讨论说明了通过观察不同的加热和冷却速度，硬度是如何变化的。
图片来源:Karann
钢的加热方法
碳钢的热处理方法是获得最佳效果必须仔细观察的关键参数之一。除了必须仔细调节的温度限制外，加热过程应该是渐进和均匀的。
推荐使用能保证严格热控制的加热设备。
使用石油、天然气或电力的马弗炉变得更可取，效率更高。这些能够产生高温，而不会有过热或损坏正在热处理的金属的危险。
永远不要选择铁匠的熔炉，因为它们不适合这个目的，因为它们不支持控制和均匀的热量输出，并且可能会使金属过热，直到它燃烧掉。
如果使用铁匠的熔炉，确保工作是在钢管中加热，而不是直接在火焰中加热。
理想情况下，含有低熔点熔融合金或熔盐的油或气加热浴非常适合钢的热处理。这种加热方式可以很好地调节钢材的加热，也支持不规则形状工作的加热。浴中使用的盐可以根据不同的温度而改变。
参考文献
