《金属材料与热处理——原创金属新理论》专题一

      C曲线图认识理论的缺失
      C曲线自1930年面世以来，一直是金属热处理的理论根据，近一百年以来，其理论基本没有发展，自上世纪六十年代以后，随着统计学理论的发展，有必要对C曲线重新认识。
      一、高斯理论的应用
      统计学中的高斯曲线（正态分布曲线）理论是统计学中的主要曲线应用理论，虽然高斯曲线理论诞生有200年的历史，但从诞生之日起一直到上世纪六十年代，它只应用于天文学中，自上世纪六十年代以后，随着统计学的飞速发展，才有了高斯曲线理论的飞速发展，高斯曲线理论也就开始在各个行业得到实际的应用，但唯独没有在金属材料理论中得到应用。
      二、C曲线与高斯曲线
      热处理理论的C曲线图，它是每一种含量的碳钢，在快速过冷到各种温度下，不同时间的晶体结构转变试验记录总结，它是试验记录图，完全符合统计学中高斯曲线的产生条件。目前热处理理论中的C曲线图，顺时针旋转90℃度就是统计学中的高斯曲线。
      三、热处理理论的典型高斯曲线
      共析钢的C曲线是最典型的高斯曲线，典型的原因是，固态下共析钢的铁素体晶粒结构含碳原子处于饱和状态，此时没有渗碳体残存以及没有未饱含碳原子的晶粒结构铁素体存在，致使这两个结构对C曲线的影响最小基本为零。高斯曲线有一个散布中心μ，共析钢的C曲线也有散布中心，就在温度大约为540℃度的鼻头位置，一般表示为μ；此时的散布中心相对各个温度的结构转变记录点比较对称，散布中心的内容是晶粒结构转变。此时曲线表示各个温度下结构转变能力的强弱以散布中心μ对称，呈高斯曲线分布。
      四、C曲线的散布中心下降187℃度的原因
      共析钢C曲线的散布中心的内容是晶体结构转变，我们从铁碳平衡图中知道，PSK共析转变线的温度是727℃度；共析钢C曲线散布中心的转变温度是540℃度左右，两者相差是187℃度，两者的晶粒结构转变时，内部条件是一致的，外部条件就差一个过冷度，经分析实际的试验条件我们知道，此时的过冷度有一个很大动力，这个过冷动力在外部作用于转变过程中的晶粒，迫使晶粒结构的转变温度下降187℃度，就有了C曲线的散布中心μ的结构转变温度在540℃度左右。
      五、散布中心的影响
      快速冷却后的晶体散布中心在540℃度进行结构转变的作用为最大是必然的，各种含碳量的碳钢、合金钢均是540℃度，我们也知道晶体结构共析线的转变作用是金属材料铁物质本身固有的，它的影响也是确定的，当它被过冷度刺激转移到固定的540℃度后，它的晶粒结构内部的转变作用又上下影响晶粒结构转变温度各187℃度，转变强弱呈高斯曲线分布。
      六、过冷动力的作用
      我们知道，金属材料热处理必须要有足够的过冷动力，才能得到预想的晶粒结构。过冷动力的作用有三个，1、迫使晶粒结构转变温度下降，例如将727℃共析转变温度刺激转移到540℃；2、迫使晶粒生长转慢，例如快速得到低温下正在转变过程中的晶粒；3、迫使晶粒生长变形，例如出现扭曲变形的马氏体晶粒。过冷动力的作用很明显，它是外部环境作用于晶粒，降低晶粒结构转变温度，降低晶粒的转变速度，干涉晶粒的成长。
      七、碳原子的作用
      取共析钢的C曲线，去比较亚、过共析钢的C曲线，这是一个最直观、最实际、最有效地说明碳原子作用的方法。例如：使用目前教科书的共析钢的C曲线与亚共析钢的C曲线相比较，可以看到亚共析钢C曲线的下半部的Ms转变曲线上移，表示结构转变温度升高；使用目前教科书的共析钢的C曲线与过共析钢的C曲线相比较，可以看到过共析钢C曲线的下半部的Ms转变曲线下移，表示结构转变温度降低。亚共析钢与过共析钢只是含碳原子量的不同，这个“不同”说明：碳原子含量低时，晶体结构转变温度高，此时晶粒中先有纯净的铁素体晶粒出现转变；碳原子含量高时，晶体结构转变温度低，此时晶界上先有二次渗碳体析出。
      当铁晶粒内部出现碳原子时，对于晶粒结构转变出现的干涉是降低转变温度，通过不同碳含量碳钢的C曲线比较，我们看到：碳钢含碳量低，晶粒结构转变温度高；碳钢含碳量高，晶粒结构转变温度低。
      碳原子对晶粒结构转变温度的影响在铁碳平衡图上的表现也是一样的，随着含碳量的加大，它将纯铁的912℃结构转变温度降低到727℃，基本也是同样降低187℃，就是铁碳平衡图中的GP线的转变趋势。
      通过铁碳平衡图所表示的碳原子对铁晶粒的影响，我们知道，碳原子的作用就是在晶粒结构内部作用，在晶粒内部降低晶粒结构转变的温度.
      碳原子与过冷度对铁晶体晶粒生长的影响程度是一样的187℃，这是一个很有意思的相同，需要详细地分析，深刻地认识。
      八、C曲线下半部的曲线反拐
      这个C曲线下半部的曲线反拐是说明散布中心的约束力转变与碳原子降低结构转变温度的共同矛盾。拐弯表示碳原子降低结构转变温度的能力此时相对大了，它大于了散布中心的约束力，它们是一对矛盾共同体，这个矛盾共同体实际也是整个C曲线的矛盾共同体，例如过冷奥氏体的出现。
      九、总结
      C曲线图只有通过统计学高斯曲线的分析方法，才能清醒地分析认识到图中各个转变点与区域的内涵，目前教科书的C曲线图认识方法，只是局限于C曲线图中表面出现什么现象就说什么的简陋方法，属于看图说话式的认识，缺少理性的逻辑分析认识。
      高斯曲线的分析方法指出：散布中心的来历、对称与不对称时的原因、过冷度的作用、碳原子的作用、马氏体变形的原因等。
      统计学的高斯曲线分析方法是一个科学分析C曲线图的方法。