這么久沒出來，主要是因為最近在忙項目。

　　前幾天，還有朋友看到我朋友圈發的五一風景照，贊美了一下，對我說，你很久沒更新日記了，我以為你不更新了。

　　這不，今天，我就來了。

　　哈，言歸正傳。

　　其實，在機械設計中，我們經常會用到奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼，因為它們具有良好的物理和力學性能。

　　而常用的馬氏體不銹鋼AISI420和AISI440C，彈性模量為215Gpa，其中420淬火和回火熱處理后，屈服強度可達345Mpa－1420Mpa，440C熱處理后，屈服強度甚至可以達到1900Mpa。

　　為了方便理解和記憶，淬可以理解為蘸，就是將燒紅的金屬元件，到水里蘸一下，就像蘸辣椒醬，蘸金屬這口味有點重。

　　馬氏體不銹鋼體系

　　我們知道，奧氏體不銹鋼沒有磁性，有很好的抗腐蝕性能，如剛才提到的303，304，還有316，202等不銹鋼。

　　那么問題來了，什么是奧氏體不銹鋼？什么是馬氏體不銹鋼？為什么兩者磁性和抗腐蝕能力不一樣？應用上有什么差別

　　所以這兩天，我重新梳理了一下這兩者的區別。今天我就來分享一下，如果有說得不對的地方，也歡迎你指出，一起進步。

　　說起馬奧體，我覺得不得不從純鐵開始說起。

　　我們知道，當把純鐵加熱到熔點1538度以上時，純鐵變成了液體。

　　結晶是指液體變固體。

　　關于晶體，這里有幾個概念，需要說明一下。

　　若干箱蘋果裝滿一車后，就叫晶粒，不同大小的車，能夠裝下不同數目的箱子，組成不同大小的晶粒，所有車裝滿，全部運輸到客戶那里，就組成了晶體。

　　例如，從熔點到1394度之間，鐵結晶成體心立方結構，叫-Fe，在1394到912度之間，結晶成面心立方結構，叫-Fe，當溫度降至912度以下后，又具有體心立方結構，稱為-Fe。

　　我們知道，水可以溶解糖，鹽等易溶物，這叫液溶。

　　碳溶于-Fe稱為鐵素體FerriteF，還是保持體心立方結構，碳溶于-Fe稱為奧氏體Austenite＝Au，仍然具有面心立方結構，奧氏體塑性很好，容易變形。

　　如果碳的質量分數超過了兩者的溶解度極限，會發生什么呢？

　　好了，到這里，我們有了奧氏體的概念。

　　當溫度低于727度時，奧氏體會和其他組織混合，形成新的組織，而我們平時用的不銹鋼，大都在常溫下。

　　鐵碳相圖微組織

　　當含碳量是4.3%時，室溫下組織是奧氏體與滲碳體的混合物，即萊氏體Ledeburite，用Ld表示。

　　所以，奧氏體不銹鋼從何而來？

　　合金是指一種金屬元素和其他元素結合在一起，形成有金屬特性的物質。例如，家里的鋁合金窗戶是鋁與鎂及硅組成的合金，廚房水龍頭主體一般是銅合金，主要是銅與鋅，還含有少量的鉛。

　　室溫下，不同質量分數的的碳鋼，將其加熱到臨界溫度以上后，就會形成奧氏體，這個奧氏體有個特點，就是它在不同的溫度范圍等溫，或者是在不同的冷卻速度下冷卻，會形成成不同的組織。

　　例如，對于含碳量為0.77%的碳鋼（也叫共析鋼），在臨界溫度727度到560度之間等溫，會形成珠光體，在560度到Ms之間等溫會形成貝氏體，在Ms-Mf之間等溫就形成馬氏體。

　　共析鋼的奧氏體等溫轉變圖可能存在的組織

　　把奧氏體在560到Ms溫度區間保溫，首先在奧氏體晶界處析出過飽和的鐵素體，然后在鐵素體中析出細小的滲碳體，所以，貝氏體是過飽和鐵素體和滲碳體的混合物。

　　因為馬氏體在Ms－Mf之間轉變，轉變溫度低，速度快，只發生鐵素體的晶體結構轉變，碳原子來不及重新分布，被保留在馬氏體中，其碳的質量分數和母奧氏體相同，所以馬氏體是碳在-Fe中的過飽和固溶體。

　　當然，因為工件實際熱處理時，常常被連續冷卻，而不是保溫，所以一般用冷卻速度來估計最后的常溫組織。

　　例如，退火（Annealing），相當于爐冷，冷卻速度很慢，通常在105–103K/s，得到的組織是粗片狀珠光體，因為緩慢冷卻的過程中，組織會慢慢長大。

　　最后在水中淬火，快速冷卻，得到馬氏體組織，所以淬的目的，就是得到馬氏體。

　　說到這里，我覺得有必要說一下退火和正火熱處理的含義。

　　退火可以理解為退去工件內部的“火”，金屬和人一樣也有火，比如內部的熱應力就是一種火。退火時不能太急，必須慢慢來，才能見效，就像人上火了，可以通過喝茶慢慢降火一樣。

　　正火，從單詞Normalize演化而來，可以理解為正常化，什么叫正常化，在空氣中冷卻就叫正常化，因為在爐中或者在水中冷卻，都是人為控制，而在空氣中冷卻不需要人為控制，可以看成是正常冷卻。

　　應用上，低碳鋼和低碳合金鋼，常以正火做預備熱處理，而高碳鋼一般用退火做預備熱處理，因為碳含量高，硬度也高，不容易加工，退火以降低硬度，提高加工性能。

　　從奧氏體和馬氏體得到奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼，還需要一步。

　　但是，當鋼中加入某些足夠多的合金元素時，就會擴大奧氏體相區，例如加入9%的鎳，或者13%的錳等，則可使A3線下降，使得奧氏體穩定在室溫，形成奧氏體鋼。

　　為什么要在碳鋼中加入合金元素呢？

　　合金元素的加入，剛好可以彌補這些缺點，所以實際工程中，大量使用的是合金鋼。

　　例如，Si、Cr、AL、Ti等的加入，當加入的鉻元素達到17%-28%，常溫下奧氏體區域消失，鋼在室溫下呈單相鐵素體組織，稱為鐵素體鋼。

　　奧氏體不銹鋼是在低碳鋼的基礎上，加入了17%-25%的鉻元素，和8%-29%的鎳元素，例如典型的18-8型奧氏體不銹鋼，就是鉻≥18%，鎳≥8%的合金鋼。

　　什么是電化學腐蝕？例如，鋼中的珠光體是鐵素體和滲碳體F3C層片相間的組織，在硝酸酒精溶液中，構成無數個微電池。電位低，形成微電池的陽極，不斷析出鐵離子，也就是被腐蝕，F3C電位高，形成微電池的陰極，把電子傳給溶液中氫離子，形成氫氣。

　　同時，鉻元素的加入，提高了基體的電極電位，并在鋼的表層形成了致密的氧化膜Cr2O3，從而使得鋼在一定的介質中不容易生銹，所以叫奧氏體不銹鋼。

　　因為合金元素單一，馬氏體不銹鋼只在非氧化介質中，例如大氣，水蒸氣中有較好的耐腐蝕性能，而在非氧化介質中，例如鹽酸溶液中，耐腐蝕能力變得很低。

　　到這里，我們終于清楚奧氏體和馬氏體不銹鋼的概念了。

　　按照磁鐵吸鐵的原理，是馬氏體和鐵素體能夠被磁化，而奧氏體不能被磁化。

　　反正結果就是馬氏體和鐵素體有磁性，但是奧氏體沒有磁性或者僅有弱磁性。

　　有時奧氏體呈現磁性，一般有兩個原因。

　　另外，奧氏體不銹鋼經過冷加工，組織結構也會向馬氏體轉化，冷加工變形度越大，馬氏體轉化越多，鋼的磁性也越大。

　　另外，我們的鈑金件，一般是用304鋼板彎折的，用得最多的厚度是從1mm，1.5mm，2mm和3mm。當然，有時候只做遮蓋用時，也用鋁板彎折，并做發黑表面處理，防止生銹。

　　420和440C因為做調質后（淬火加高溫500-650度回火），屈服強度很高，所以也常常用于對于強度要求高的設計中，例如我之前提到的，機器人快還裝置中的柔性定位銷。