为什么把高温的金属器件急剧冷却可以增强其硬度?此过程中发生了什么变化?

题目

为什么把高温的金属器件急剧冷却可以增强其硬度?此过程中发生了什么变化?

答案

“把高温的金属器件急剧冷却”在工业上称为淬火.
钢的淬火的定义：将钢加热到临界温度（亚共析钢过共析钢）以上某一温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体化,然后以大于临界冷却速度的冷速冷却到马氏体转变温度以下,进行马氏体转变的热处理工艺.
铁在727摄氏度发生同素异构转变.在高于727度为面心立方晶格结构的伽马铁,低于727度为体心立方晶格的阿尔法铁.
碳在伽马铁中的溶解度（2.11%）比阿尔法铁(0.0218%)大.
将一定含碳量的钢加热到临界温度以上某一温度,然后急冷.碳来不及析出,就形成马氏体.马氏体的定义为：碳过饱和固溶于阿尔法铁中形成的组织.
碳过饱和固溶在晶格中增加位错密度,扭曲晶格,发生晶格畸变,增加了变形抗力.所以马氏体的密度较其它组织小,韧性很差,但硬度很高.
此外,由于钢中晶粒的晶界原子排列杂乱不规则,对塑性变形有阻碍作用.因此晶粒越细,晶界越多,强度、硬度越高.
临界温度以上的钢在剧烈冷却时,由于冷速快,过冷度大,晶粒很细,这也是提高强度硬度的一个方面.
总结一下：高温的钢急剧冷却后,产生了高硬度的马氏体组织（固溶强化）,并且细化了晶粒,所以提高了硬度.
并不是所有的金属都可以淬火强化.只有部分钢、部分铸铁、部分铝合金等可以.
象黄铜、紫铜淬火后,硬度不升高反而降低.而铝合金淬火后,硬度先降低,数天后才开始逐步升高.这些性质在冷变形工艺中都有应用.
二楼的所述有误,金属以金属键联结,没有分子.也不是分子间排列更加紧密引起的硬度升高.一般认为是固溶强化和细化晶粒的作用.