共析钢100%珠光体含量的量、组织与体积的解释

jsenchun

    铁碳图表明共析钢的珠光体含量是100%？应该说是共析钢中0.77%的碳原子都转变成珠光体。每个α-Fe晶粒的局
部都会有局部的瑕疵，即缺陷，若缺陷处被碳原子占据，就是所说的铁素体。α-Fe只含有0.028%的碳原子，铁素体
相应的就很少。晶界上的渗碳体与晶粒局部缺陷处的铁素体的机械混合物，就是珠光体，珠光体也就相应的少。
    但铁碳图上100%的珠光体一说是怎么来的呢？打个比方，一座大楼，有100间房子，其中一间房子住了人，就说大
楼住了人，这就与晶粒局部缺陷处有了铁素体，铁素体又与晶界处的渗碳体混合，就说此晶粒就是珠光体是一样的道
理。铁碳图的100%珠光体就是这样来的。这主要是解释珠光体在共析钢中含量的关系。
    第二种组织的解释是，共析转变只发生γs→αp+Fe3C，形成珠光体，没有铁素体相与渗碳体相的发生，单独只有
珠光体相产生，这也是铁碳图上100%珠光体的解释。
    第三种是体积方面的解释，Fe3C渗碳体是分子团级的级别，αp铁素体也是分子团级的级别，而α-Fe是属于晶胞
原子团级的级别。渗碳体、铁素体与α-Fe体积肯定相差很大。实际来讲，在空间是一个分子团渗碳体与多个晶粒的铁
素体机械混合，显得出渗碳体珍珠一般的宏大球体。
    从含量、组织、体积三个方面解释了珠光体，也加深了对珠光体的全面了解。

jsenchun

上午钓鱼去。。。。。。。。。。。。。。。

wanggong

蒋老先生九头牛也拉不回的钻研劲确实让人佩服啊！提示老先生要先弄清楚一些基本概念。
铁碳图表明共析钢的珠光体含量是100%？应该说是共析钢中0.77%的碳原子都转变成珠光体。每个α-Fe晶粒的局部都会有局部的瑕疵，即缺陷，若缺陷处被碳原子占据，就是所说的铁素体。α-Fe只含有0.028%的碳原子，铁素体相应的就很少。晶界上的渗碳体与晶粒局部缺陷处的铁素体的机械混合物，就是珠光体，珠光体也就相应的少。
    但铁碳图上100%的珠光体一说是怎么来的呢？打个比方，一座大楼，有100间房子，其中一间房子住了人，就说大楼住了人，这就与晶粒局部缺陷处有了铁素体，铁素体又与晶界处的渗碳体混合，就说此晶粒就是珠光体是一样的道理。铁碳图的100%珠光体就是这样来的。这主要是解释珠光体在共析钢中含量的关系。---严格说你讲的缺陷应是间隙，晶体空间结构，体心立方，面心立方，密排六方......而原子模型是球形，这样就会有四面体间隙，八面体间隙....通常情况之下，碳原子虽然小于铁原子，但还大于这些间隙，所以进不去。在特定条件之下，如珠光体共析转变时，挤进去了，比例含量，方向都有特定的要求，这种稳定结构称之珠光体。历史上包括教科书说是铁素体和渗碳体的机械混合物，后来有人提出有机的整合组织，表述更准确，这些都不重要。重要的是要理解机械混合物的意义。亚共析含碳量较共析少，相应地仅从含碳量来说，要（机械地混合出）珠光体，就会“多出”铁素体。同理过共析会“多出”渗碳体   
第二种组织的解释是，共析转变只发生γs→αp+Fe3C，形成珠光体，没有铁素体相与渗碳体相的发生，单独只有珠光体相产生，这也是铁碳图上100%珠光体的解释。----参照第一条，铁素体与渗碳体含量及方向性甚至还有我们目前没有认知的其它条件，至少目前科学上已经认识两者含量比例，方向性有要求，满足并达到这些要求，我们称之为珠光体。   
第三种是体积方面的解释，Fe3C渗碳体是分子团级的级别，αp铁素体也是分子团级的级别，而α-Fe是属于晶胞原子团级的级别。渗碳体、铁素体与α-Fe体积肯定相差很大。实际来讲，在空间是一个分子团渗碳体与多个晶粒的铁素体机械混合，显得出渗碳体珍珠一般的宏大球体。----对于非金属，分子与原子之间还是有比较大的区别。对于金属的话，分子与原子数量级上相差不大。铁分子即铁原子。晶胞属于分子级别？属于原子级别？蒋老先生这个问题提得好！值得思考。通常晶胞是由几个原子组成，实际上是既不存在又存在的东西，看你怎么理解，是根据晶体结构排列的对称性，在数学上在几何上找出的规律，这个规律是客观存在的。如有时同一个晶胞在四个角上的原子是属于不同的晶胞“拥有”，计算时说这个晶胞里有1/8*8=1或1/4*4=1个原子，就是这样计算出来嘀   
从含量、组织、体积三个方面解释了珠光体，也加深了对珠光体的全面了解。

jsenchun

答复3楼：
    你把晶体理想化了，1、只要是晶粒，晶格必定有缺陷（白玉无瑕是不可能的），它属于点、或线、或面的缺陷；2、碳原子半径远大于晶格的间隙半径，再说碳原子的动能能量不可能挤开铁原子之间的金属键的结合力，碳原子只能呆在晶格的缺陷处；3、如果说晶格间隙也可以溶碳，那可能会出现无限的溶碳，因为间隙是无限的，而现实是碳钢面心立方最大含碳量只是2.06%，饱和含碳量是0.77%。4、理解什么是饱和含碳量，就理解“亚共析含碳量较共析少，相应地仅从含碳量来说，要（机械地混合出）珠光体，就会“多出”铁素体。同理过共析会“多出”渗碳体”。也理解为什么C曲线都拿共析钢举例来讲原理，铸铁拿共晶白口铁讲原理。   

jsenchun

答复3楼：
  
    实际上晶胞是研究上、理解上的一个模型，是根据晶粒的铁原子在空间的排列形式做出的一个模型，晶胞不是一个单位。铁的最小单位是晶粒，无数个原子组成晶粒，无数个晶粒组成铁，但晶粒不会单独存在（单晶体），只是特殊情况下出现。所以说晶胞属于原子级别、晶胞是指铁原子的排列形式，晶粒才属于分子级别。
   铁的单晶体实物，我已找了35年，至今也找不到。铸钢中出现长大的单晶体模型照片我见过，是一个柱状晶体，四周直角散布的是晶轴、枝晶。

wanggong

   实际上晶胞是研究上、理解上的一个模型，是根据晶粒的铁原子在空间的排列形式做出的一个模型，晶胞不是一个单位。铁的最小单位是晶粒，无数个原子组成晶粒，无数个晶粒组成铁，但晶粒不会单独存在（单晶体），只是特殊情况下出现。所以说晶胞属于原子级别、晶胞是指铁原子的排列形式，晶粒才属于分子级别。---晶粒属于分子级别？那显微镜放大400倍500倍就可以看到分子啦？
   铁的单晶体实物，我已找了35年，至今也找不到。铸钢中出现长大的单晶体模型照片我见过，是一个柱状晶体，四周直角散布的是晶轴、枝晶。---晶须即单晶体。我记得单晶体制造很难但有两种方法

jsenchun

答复3楼：
    理解饱和溶碳量很重要，我们知道，晶粒的晶格排列必定有点、或线、或面的缺陷，落实到每一个晶粒不会是点、线、面的缺陷都占全，或是点、或是线、或是面，也许有三个占两个，线与面的缺陷大小也是不一样；这样就出现每个晶粒的含碳能力不一样。当是亚共析钢时，也就是碳原子满足不了铁晶粒缺陷的含碳量时，碳原子就按每一个晶粒空间缺陷的含碳能力分配给每一个晶粒，这样的话，就会出现每个晶粒含碳量不一样，而且满足的情况不一样，一定欠缺。当亚共析钢同素异晶结构转变时，含碳量少的先转变，含碳量多的后转变，727°C度必须转变。一定要理解，纯铁不含碳，它是912°C度进行同素异晶结构转变，把碳当成杂质阻扰转变理解，727°C度是最大极限的同素异晶结构转变温度。过共析钢是同样的原理，但是是碳原子挤入晶体缺陷的，过多的溶入，在结构转变时就先吐出来成为渗碳体。
    教科书的对亚、过共析钢的转变理论是错误的，教科书理论是滑移。应该理解我说的了吧。

jsenchun

答6楼：
    “---晶须即单晶体。我记得单晶体制造很难但有两种方法”。能否满足我对铁的“晶粒”实物了解的要求，哪怕是一张照片也行，我主要是想知道“晶粒”微观下的空间形体，满足我的晶轴、枝晶理论，给理论一个实物证据。

jsenchun

把“单晶体”叫做“晶须”，使我很兴奋，“须”就是晶轴与枝晶。我的晶轴、枝晶理论快有实物证据了，我就缺这个！

jsenchun

回复6楼：
“---晶粒属于分子级别？那显微镜放大400倍500倍就可以看到分子啦？” 我没有实验过，几百倍的显微镜观察晶粒我不知道，只用过几百倍的显微镜观察裂纹，晶粒的周边应该是晶界，我手头的金相图谱也不在这个住处。告诉我观察晶粒需几百倍的显微镜，好像试样要处理表面，在金相学史话一文中有介绍。

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太深奥了，学习了:$:$:$:$

jsenchun

    建议学金属的看一下中科院院士郭可信写的“金相学史话”一文，再看一下芮乃本编著的书“晶体生长的物理基础”，此书的公式很深，很多偏导，那是推导与数学证明，我们只看结论就行了（目前出的书、教科书不必看，觉的比较浮，有枝无肉），都很能帮助人理解金属。

jsenchun

感谢6楼提供的“晶须”信息，十几年前我建立“钢的晶轴、枝晶”理论时，只凭书本上一句“树状晶”与一张“柱状晶”照片为证，遭到不少人的怀疑、讥笑，当时我也不会上网，气的我把理论寄到知识产权局，进行了产权保护，心想总有一天你们会接受的，此后我也加强了晶体理论的学习。现在我知道了“晶须”，就有了大家都能接受的“钢的晶轴、枝晶”理论。我昨晚上网查了“晶须”的所有信息，有了底气，我目前原创理论中有几句晶轴、枝晶的理论应用，现在有了根据，我很高兴。在网上我也看到了“晶须”照片与介绍的制造方法，再次感谢6楼提供的“晶须”信息。

wanggong

jsenchun 发表于 2014-11-19 17:52
把“单晶体”叫做“晶须”，使我很兴奋，“须”就是晶轴与枝晶。我的晶轴、枝晶理论快有实物证据了，我就缺 ...

晶须实物教授“草原的风”有，我没有。
据说你和他有过争论。不知他愿不愿给你看？
你登门求教，去他大学校园实验室看看？
我看你也是编写过机械加工基础教材的人才，年纪这么大了，还有这种求学劲，钻研干劲，真不容易啊！佩服。

jsenchun

wanggong 发表于 2014-11-20 08:16
晶须实物教授“草原的风”有，我没有。
据说你和他有过争论。不知他愿不愿给你看？
你登门求教，去他大 ...

包头钢铁公司前几年召集全国的热处理工作者，召开过专门的“晶轴、枝晶，柱状晶体”会议，当时我不知道，以后才知道的。

jsenchun

发的第一篇帖子，在基础问题认识上有些模糊，补充认识如下：     
     铁碳图表明共析钢的珠光体含量是100%？应该说是共析钢中0.77%的碳原子都转变成珠光体。每一个
α-Fe晶粒的局部都会有局部的瑕疵，即缺陷，α-Fe晶粒100%有缺陷，若缺陷处有了碳原子，就是所说的
铁素体，就没有α-Fe晶粒了。
    铁碳图上已表明从G点到P点，晶粒α-Fe的缺陷处是从空白到全部有了碳原子，此时的含碳量为0.0218%，
α-Fe的同素异晶转变温度也下降到P点的727°C度，α-Fe晶粒全部成了铁素体F。也可以说α-Fe全部转
变为铁素体的前题条件是，含碳量必须是0.0218%。但我们也要清楚，碳原子只是占领了α-Fe晶粒的局部
缺陷处，在整个α-Fe晶体的原子数量上，是很少的0.0218%，但它已是饱和的铁素体了，以后即使有再多
的碳原子也不会接受，就只有到晶界上。
     α-Fe晶粒的局部缺陷并不是一致的，有点、线、面形式与大小和类型的区别，当含碳量少于0.0218%
时，每个晶粒并不是都处于稳定态，有饱和与欠缺碳原子的，同素异晶转变后温度继续下降时，饱和含
碳的铁素体就析出三次渗碳体处于这个晶粒的晶界上，此时三次渗碳体还很微小，其能力还不足以与铁
素体混合成珠光体，只能单独成为一个渗碳体晶体。
     铁素体析出三次渗碳体现象很重要，它表明面心立方转变为体心立方后，晶胞体积发生缩小近一
倍，原含碳原子的奥氏体γ-Fe晶粒，结构转变为体心立方后，已容不下过多的碳原子了，只能将其挤
出晶粒内部到晶界上去。
    理解α-Fe晶粒全部转变为铁素体的含碳量0.0218%这个饱和条件很重要，这是认识钢的理论基础。
    但铁碳图上100%的珠光体一说是怎么来的呢？打个比方，一座大楼，有100间房子，其中一间房子
住了人，就说大楼住了人，这就与晶粒局部缺陷处有了铁原子成了铁素体，铁素体又与晶界处的渗碳
体混合，就说此晶粒就是珠光体是一样的道理。这主要是解释珠光体在共析钢中含量的关系。
    第二种组织的解释是，共析转变只发生γs→αp+Fe3C，形成珠光体，没有铁素体相与渗碳体相
的发生，单独只有珠光体相产生，这也是铁碳图上100%珠光体的解释。
   由此可见，α-Fe饱和含碳成为铁素体的含碳量是0.0218%。奥氏体饱和含碳成为珠光体的含碳量
是0.77%。