淬火实际上是一个快速冷却的过程 ， 在淬火的过程中 ， 合金的高温相来不及转变成低温相 ， 而被冻结在一个热力学上的亚稳态 。以钢（主要成分为Fe和C）为例 ， 高温下Fe的稳定相是γ-Fe（面心立方） ， 低温下则是α-Fe（体心立方） 。碳在后者中的溶解度低 ， 因此缓慢降温时均相（奥氏体）的高碳钢会析出Fe3C（渗碳体）和α-Fe（铁素体）两相 。而快速冷却时 ， 奥氏体会直接转变成亚稳态的马氏体（体心立方） ， 从而避免了相分离 。马氏体中填隙的碳原子起到了很好的固溶强化作用；马氏体在快速冷却过程中产生大量缺陷 ， 起到了钉扎位错的作用 ， 因此淬火后钢材的硬度和强度都会提高 。其它合金的淬火过程 ， 基本也是为避免低温下的相分离以充分利用固溶强化效应 ， 同时在快速冷却过程中产生大量缺陷 ， 从而提高材料的硬度和强度 。
【从缺陷的角度考虑，为什么一般的金属材料都会因为淬火而变硬？】

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来源：中科院物理所

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