好久没出来露脸了，你不会把我忘了吧。
这么久没出来，主要是因为最近在忙项目。
另外，就是在考虑后续文章的连续性，就是先写什么，再写什么的问题。
前几天，还有朋友看到我朋友圈发的五一风景照，赞美了一下，对我说，你很久没更新日记了，我以为你不更新了。
我说，怎能呢，我会更新的，这个月就更新。
这不，今天，我就来了。
虽然有点晚，但是，我想说，我想死你了。
哈，言归正传。
上周五，我在选择洁净房使用的微型导轨时，其中有一项是材料的选择。
导轨供应商说，使用马氏体不锈钢，具有抗蚀功效，然后又说，使用奥氏体不锈钢，具有高抗蚀功效。
我随手翻阅了一下手册，找到了如下的不锈钢性质列表，和导轨供应商说的一摸一样。
其实，在机械设计中，我们经常会用到奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢，因为它们具有良好的物理和力学性能。
例如，常用的奥氏体不锈钢AISI和AISI，其弹性模量在Gpa左右，屈服强度在Mpa－Mpa。
而常用的马氏体不锈钢AISI和AISIC，弹性模量为Gpa，其中淬火和回火热处理后，屈服强度可达Mpa－1Mpa，C热处理后，屈服强度甚至可以达到0Mpa。
淬火（Quenching），就是把工件加热到奥氏体化的临界温度以上30-50℃保温后取出，在水或者油中极速冷却的过程。以前打铁，做镰刀，砍刀等都会用淬火，使得刀具硬而不易脆断（需要回火）。
为了方便理解和记忆，淬可以理解为蘸，就是将烧红的金属元件，到水里蘸一下，就像蘸辣椒酱，蘸金属这口味有点重。
回火（Tempering），就是把淬火后的工件再次加热到℃以下，保温后取出，在空气，油或水中冷却的过程。回字体现了再次的意思，这个再次是在淬火以后，一般淬火后都需要做回火，以消除内应力，使组织稳定。
马氏体不锈钢体系
奥氏体不锈钢体系
我们知道，奥氏体不锈钢没有磁性，有很好的抗腐蚀性能，如刚才提到的，，还有，等不锈钢。
而马氏体不锈钢有磁性，但是其抗腐蚀能力没有奥氏体好，如，，，等不锈钢。
那么问题来了，什么是奥氏体不锈钢？什么是马氏体不锈钢？为什么两者磁性和抗腐蚀能力不一样？应用上有什么差别？
这几个问题，经常在我脑海中闪现，每一次我都去翻阅查询，但是过一段时间后，我又不记得两者有什么区别了，甚至常常把马氏体和奥氏体性质弄反，你有没有？
所以这两天，我重新梳理了一下这两者的区别。今天我就来分享一下，如果有说得不对的地方，也欢迎你指出，一起进步。
既然是奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢，那么首先，什么是奥氏体，什么是马氏体？
说起马奥体，我觉得不得不从纯铁开始说起。
因为无论是马氏体，还是奥氏体，本质都是在纯铁的基础之上，参入不同浓度的碳，在一定温度下形成的。
我们知道，当把纯铁加热到熔点度以上时，纯铁变成了液体。
而在纯铁以液态开始冷却的过程中，在不同的温度范围内，会结晶成具有不同组织的晶体。
结晶是指液体变固体。
晶体，是指其原子在空间有规律排列的物体。
关于晶体，这里有几个概念，需要说明一下。
为了便于理解，我打个比喻，把原子看成苹果，现在要给客户发一批苹果，我们不会直接把苹果扔在卡车上，而是要先装箱，而且每一箱都按照一定的规律放置苹果，一箱一箱的苹果就是一个晶胞。
若干箱苹果装满一车后，就叫晶粒，不同大小的车，能够装下不同数目的箱子，组成不同大小的晶粒，所有车装满，全部运输到客户那里，就组成了晶体。
所以晶体就是由晶粒组成的，晶粒就是由这些一箱一箱堆在车上的苹果组成的，而晶胞是由原子组成的。
例如，从熔点到度之间，铁结晶成体心立方结构，叫δ-Fe，在到度之间，结晶成面心立方结构，叫γ-Fe，当温度降至度以下后，又具有体心立方结构，称为α-Fe。
晶体结构：体心，面心，密排六方我们知道，水可以溶解糖，盐等易溶物，这叫液溶。
同样地，上述三种温度区间的铁，δ-Fe，γ-Fe，α-Fe，也可以溶解碳，只不过能够溶解碳的能力是不一样的，这叫固溶。
碳溶于α-Fe称为铁素体Ferrite=F，还是保持体心立方结构，碳溶于γ-Fe称为奥氏体Austenite＝Au，仍然具有面心立方结构，奥氏体塑性很好，容易变形。
但是，因为γ-Fe原子间隙比α-Fe大，所以它能够溶解的碳浓度要比α-Fe大。
奥氏体中最大溶解2.11%的碳，铁素体最大溶解0.%的碳。
如果碳的质量分数超过了两者的溶解度极限，会发生什么呢？
会形成化合物Fe3C，称为渗碳体：Cementite，其含碳量可达到6.69%。
好了，到这里，我们有了奥氏体的概念。
但是，上面所说的奥氏体，是在高温-度之间，如果是在度以下，γ-Fe会向α-Fe的转变，所以单独的奥氏体不存在了。
当温度低于度时，奥氏体会和其他组织混合，形成新的组织，而我们平时用的不锈钢，大都在常温下。
常温下，不同浓度的碳溶于铁中形成的组织，是不一样的。
铁碳相图
铁碳相图微组织
例如，当含碳量小于0.%时，在室温下形成的组织是铁素体。
当含碳量为0.77%时，在室温下形成的组织，是铁素体与渗碳体的混合物，即珠光体Pearlite，用P表示。
当含碳量是4.3%时，室温下组织是奥氏体与渗碳体的混合物，即莱氏体Ledeburite，用Ld表示。
但是没有单独的奥氏体存在。
所以，奥氏体不锈钢从何而来？
说到这里，不得不说起碳钢的加热并冷却的转变过程。
碳钢是以铁和碳为主要成分的合金，把碳的质量分数为0.%-2.11%的铁碳合金叫钢。其中，含碳量小于0.25%的碳钢叫低碳钢。含碳量为0.25%-0.6%的碳钢又叫中碳钢。含碳量大于0.6%时，叫高碳钢。
合金是指一种金属元素和其他元素结合在一起，形成有金属特性的物质。例如，家里的铝合金窗户是铝与镁及硅组成的合金，厨房水龙头主体一般是铜合金，主要是铜与锌，还含有少量的铅。
像锂铝合金AL-Li，及钛合金因为强度和密度的比值大，常常用于飞机结构中。
室温下，不同质量分数的的碳钢，将其加热到临界温度以上后，就会形成奥氏体，这个奥氏体有个特点，就是它在不同的温度范围等温，或者是在不同的冷却速度下冷却，会形成成不同的组织。
临界温度就是铁碳相图中的A3，Acm和A1线对应的温度，表示不同质量分数的碳，加热时，开始转变成奥氏体的温度，例如室温组织是珠光体的碳钢，加热到度时，开始形成奥氏体。
例如，对于含碳量为0.77%的碳钢（也叫共析钢），在临界温度度到度之间等温，会形成珠光体，在度到Ms之间等温会形成贝氏体，在Ms-Mf之间等温就形成马氏体。
共析钢的奥氏体等温转变图共析钢的奥氏体等温转变图可能存在的组织当奥氏体在-度之间保温时，首先会在奥氏体晶界处（晶粒交界处）形成渗碳体，渗碳体慢慢长大，使得周围的奥氏体缺碳，于是在其两侧又会形成铁素体，这样就组成了一个珠光体小单元，很多小单元扩散交错叠加，最后使得整个奥氏体变为珠光体，所以珠光体的基本组织是铁素体和渗碳体的混合物。
把奥氏体在到Ms温度区间保温，首先在奥氏体晶界处析出过饱和的铁素体，然后在铁素体中析出细小的渗碳体，所以，贝氏体是过饱和铁素体和渗碳体的混合物。
Ms是马氏体开始转变温度，即MartensiteStart，不同质量分数的碳钢，对应的Ms不同，Ms在－度左右变化。Mf表示马氏体转变结束温度，即MartensiteFinish，也是一个根据碳质量分数而变化的量，在-到50度之间变化。
因为马氏体在Ms－Mf之间转变，转变温度低，速度快，只发生铁素体的晶体结构转变，碳原子来不及重新分布，被保留在马氏体中，其碳的质量分数和母奥氏体相同，所以马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
OK，到这里，我们终于有了马氏体的概念，它是奥氏体在Ms－Mf温度区间转变形成的一种组织，是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
当然，因为工件实际热处理时，常常被连续冷却，而不是保温，所以一般用冷却速度来估计最后的常温组织。
共析钢的奥氏体连续冷却图
例如，退火（Annealing），相当于炉冷，冷却速度很慢，通常在－K/s，得到的组织是粗片状珠光体，因为缓慢冷却的过程中，组织会慢慢长大。
又如正火（Normalizing），在空气中冷却，冷却速度较快，得到细片状珠光体，也叫索氏体，极细小的珠光体叫托氏体。
最后在水中淬火，快速冷却，得到马氏体组织，所以淬火的目的，就是为了得到马氏体。
上面说了，马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，所以它保持了铁素体的体心立方结构，但是因为内部有大量过饱和的碳原子，使得原子排列拥挤，产生了较大的内应力，所以马氏体有较高的强度和硬度，如果含碳量增高，强度和硬度也增加，但会变得很脆，必须回火消除内应力，才能使用。
说到这里，我觉得有必要说一下退火和正火热处理的含义。
退火（Annealing），就是将工件加热到临界点，也就是相图中的A1，A3，Acm线以上，或者在临界点以下某一温度保温一定时间后，十分缓慢地冷却的过程，例如炉冷，坑冷等，目的是改善组织，细化晶粒，降低硬度，改善加工性能，减小应力等。
退火可以理解为退去工件内部的“火”，金属和人一样也有火，比如内部的热应力就是一种火。退火时不能太急，必须慢慢来，才能见效，就像人上火了，可以通过喝茶慢慢降火一样。
正火（Normalizing）,和退火有点类似，不同的是，正火是在空气中冷却，冷却速度要快一些，目的是细化组织，适当提高硬度和强度，可加工性等。
正火，从单词Normalize演化而来，可以理解为正常化，什么叫正常化，在空气中冷却就叫正常化，因为在炉中或者在水中冷却，都是人为控制，而在空气中冷却不需要人为控制，可以看成是正常冷却。
所以，正火要比退火便宜。
应用上，低碳钢和低碳合金钢，常以正火做预备热处理，而高碳钢一般用退火做预备热处理，因为碳含量高，硬度也高，不容易加工，退火以降低硬度，提高加工性能。
OK，到这里，我们终于把马氏体和奥氏体的来历给弄清楚了，但是什么又是奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢呢？
从奥氏体和马氏体得到奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢，还需要一步。
哪一步呢？
上面说过，在室温下，奥氏体不单独存在，且其在钢中的成分不高，所以不能称为奥氏体钢。
但是，当钢中加入某些足够多的合金元素时，就会扩大奥氏体相区，例如加入9%的镍，或者13%的锰等，则可使A3线下降，使得奥氏体稳定在室温，形成奥氏体钢。
所以奥氏体钢，其实是一种合金钢。
为什么要在碳钢中加入合金元素呢？
因为碳钢虽然有良好的力学和加工性能，价格也便宜，但是它存在不容易完全淬透，强度不够高，不具有耐腐蚀，耐高温，耐磨等特殊性能。
合金元素的加入，刚好可以弥补这些缺点，所以实际工程中，大量使用的是合金钢。
当然，并不是每一种合金元素都使得奥氏体区域扩大，有的合金元素的加入会减小奥氏体区域，甚至使奥氏体区域消失。
例如，Si、Cr、AL、Ti等的加入，当加入的铬元素达到17%-28%，常温下奥氏体区域消失，钢在室温下呈单相铁素体组织，称为铁素体钢。
那么，什么是奥氏体不锈钢呢？为什么不生锈？
奥氏体不锈钢是在低碳钢的基础上，加入了17%－25%的铬元素，和8%－29%的镍元素，例如典型的18-8型奥氏体不锈钢，就是铬≥18%，镍≥8%的合金钢。
镍元素的加入使钢在常温下呈单相奥氏体组织，减少了金属内部因为组织的不同，而形成的微电池数量，从而也就提高了抗电化学腐蚀的能力。
什么是电化学腐蚀？例如，钢中的珠光体是铁素体α和渗碳体F3C层片相间的组织，在硝酸酒精溶液中，构成无数个微电池。α电位低，形成微电池的阳极，不断析出铁离子，也就是被腐蚀，F3C电位高，形成微电池的阴极，把电子传给溶液中氢离子，形成氢气。
电位越高越不容易被腐蚀，例如用来制作散热器的*铜，是铜锌合金，使用中容易脱锌，因为铜的电极电位比锌的电位高，所以，一般会加入铝，硅，镍等微量元素，防止脱锌。
同时，铬元素的加入，提高了基体的电极电位，并在钢的表层形成了致密的氧化膜Cr2O3，从而使得钢在一定的介质中不容易生锈，所以叫奥氏体不锈钢。
类似地，在含碳量为0.1%－1%的碳钢中，加入12%－18%的铬，并空冷可以形成马氏体不锈钢。
因为合金元素单一，马氏体不锈钢只在非氧化介质中，例如大气，水蒸气中有较好的耐腐蚀性能，而在非氧化介质中，例如盐酸溶液中，耐腐蚀能力变得很低。
所以奥氏体不锈钢的耐腐蚀能力比马氏体不锈钢高，如果对耐腐蚀能力有要求，最好选用奥氏体不锈钢。
到这里，我们终于清楚奥氏体和马氏体不锈钢的概念了。
但是，回到我们最初还剩下的问题，为什么奥氏体不锈钢没有磁性？而马氏体不锈钢有磁性呢？
按照磁铁吸铁的原理，是马氏体和铁素体能够被磁化，而奥氏体不能被磁化。
但是更近一步，为什么呢，我查阅了很多资料，到目前，没有看到很好的解释。
反正结果就是马氏体和铁素体有磁性，但是奥氏体没有磁性或者仅有弱磁性。
如果你有很好的解释，也欢迎在下面留言探讨。
有时奥氏体呈现磁性，一般有两个原因。
一是由于冶炼时成分偏析或热处理不当，会造成奥氏体不锈钢中有少量马氏体或铁素体组织存在。
另外，奥氏体不锈钢经过冷加工，组织结构也会向马氏体转化，冷加工变形度越大，马氏体转化越多，钢的磁性也越大。
对于不锈钢的应用，我们用得最多的还是和，但是因为相对于来说，可加工性差点，因为粘刀具，所以用的时候更多。
另外，我们的钣金件，一般是用钢板弯折的，用得最多的厚度是1mm，1.5mm，2mm和3mm。当然，有时候只做遮盖用时，也用铝板弯折，并做发黑表面处理，防止生锈。
的应用也比较多，因为有时候工件太大了，和原材料没那么大，就换成的加工，不过都要做表面处理，如镀锌镀铬等，以防止生锈。
和C因为做调质后（淬火加高温-度回火），屈服强度很高，所以也常常用于对于强度要求高的设计中，例如我之前提到的，机器人快换装置中的柔性定位销。
鸭，夜深了，明天还要工作，今天就写到这里吧。
洗洗睡了。