低碳马氏体在气铲零件上的应用
碳低对铸件的影响
碳低对铸件的影响
"碳低"指的是碳含量较低的合金或材料。
在铸件制造中，碳含量
的变化可以对铸件的性能产生影响，以下是一些可能的影响：
1. 强度和硬度：
较低碳含量的铸件通常具有较低的强度和硬度。
碳元素对于提高金属的强度和硬度至关重要，因此低碳含量可能导致铸件的强度和硬度降低。
2. 韧性和冲击性能：
一般情况下，较低碳含量会提高铸件的韧性和冲击性能。
铸件的韧性是指其抗断裂和抗冲击的能力，因此在一些应用场合中，需要铸件具备较高的韧性。
3. 加工性能：
低碳含量通常会提高铸件的加工性能，使其更易于加工和成形。
较低的碳含量可以降低铸件的脆性，提高其可加工性。
4. 热处理性能：
铸件的热处理性能可能受到碳含量的影响。
通常情况下，低碳含量的材料更容易进行热处理，如退火、正火等，以获得所需的性能。
5. 耐蚀性：
较低碳含量的铸件可能具有更好的耐蚀性，对于某些需要在恶劣环境下使用的铸件来说，耐蚀性是一个重要的性能指标。
需要注意的是，不同应用场合需要的铸件性能各不相同，因此选择合适的材料和合金含量对于确保铸件具有所需的性能至关重要。
对于铸件设计和制造，需要充分考虑材料的特性、工艺条件和最终使用
环境，以确保铸件具有所需的性能和品质。
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含Nb无碳化物贝氏体∕马氏体钢的组织与性能
含Nb无碳化物贝氏体∕马氏体钢的组织与性能摘要：本文研究了Nb无碳化物贝氏体/马氏体钢的组织与性能。
通过对合金中不同量的Nb的添加，得到了不同的组织形貌。
在最优化的合金中，Nb的含量为0.1%。
这种合金的显微组织是细小的Nb无碳化物，贝氏体和马氏体有机地组合在一起。
由于Nb无碳化物的强化作用和马氏体所带来的优异的力学性能，这种合金具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。
关键词：Nb无碳化物，贝氏体，马氏体，力学性能，耐腐蚀性能。
正文：Nb无碳化物贝氏体/马氏体钢是一种用于高强度和高韧性应用的新型钢材。
这种钢材由于其独特的组织结构和良好的力学性能，已经被广泛地研究和应用。
在Nb无碳化物贝氏体/马氏体钢中，Nb是强化元素。
增加 Nb 含量可以提高钢材的强度、硬度和韧性。
为了探究 Nb 含量对钢材组织和性能的影响，我们设计了一系列的合金试样，Nb含量分别为 0.05%、0.1%、0.15%和 0.2%。
经过真空感应熔炼、热轧和热处理得到了这些试样。
试样的显微组织和性能经过观察和测试后得到以下结论：当 Nb 含量为 0.1% 时，钢材的力学性能最优化。
该试样钢材的显微组织中包含大量细小的Nb 无碳化物、贝氏体和马氏体。
这些相互作用并有机地组合在一起，形成了一个均匀的复合结构。
由于 Nb 无碳化物对钢材的晶粒细化和强化作用以及马氏体的形成，这种钢材具有很高的硬度和强度，良好的韧性和耐腐蚀性能。
通过对这些试样的测试和分析发现，Nb 含量和钢材的性能之间存在着一定的正相关关系，随着 Nb 含量的增加，钢材的力学性能和耐腐蚀性能都有所提高。
但是当 Nb 含量超过一定程度时，钢材的性能开始出现下降。
结论：以 Nb 无碳化物为强化元素的贝氏体/马氏体钢具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。
在 Nb 含量为 0.1% 时，钢材的性能最优化，其显微组织中包含大量细小的 Nb 无碳化物、贝氏体和马氏体。
这些相互作用并有机地组合在一起，形成了一个均匀的复合结构。
低碳马氏体钢的用途是什么
低碳马氏体钢的用途是什么低碳马氏体钢是一种具有优异性能和广泛用途的金属材料。
它的用途包括但不限于以下几个方面。
首先，低碳马氏体钢在机械制造领域中广泛应用。
由于其优异的强度和韧性，低碳马氏体钢常用于制造高性能的机械零件，如汽车零件、航空发动机零件、机器工具、轴承、齿轮等。
与传统的碳素钢相比，低碳马氏体钢具有更高的强度和硬度，同时保持良好的可塑性和冲击韧性。
这使得它在机械制造中承受高负荷和复杂工况环境的能力更强，从而延长了机械设备的使用寿命。
其次，低碳马氏体钢在能源行业中有广泛的应用。
在电力发电设备和核能工业中，低碳马氏体钢常用于制造耐高温和耐腐蚀的核反应堆组件、锅炉、汽轮机叶片等。
由于低碳马氏体钢具有良好的高温强度和抗氧化性能，使得它能够在高温和恶劣的工作环境中保持稳定的性能，确保设备的安全可靠运行。
此外，低碳马氏体钢在船舶和海洋工程领域也得到了广泛应用。
作为一种耐海水腐蚀的金属材料，低碳马氏体钢常用于制造船体结构、海洋平台、海洋石油钻井设备等。
其优异的耐蚀性能使得船舶和海洋工程设备能够长时间在海水环境中使用而不受腐蚀影响，确保其结构的强度和稳定性。
此外，低碳马氏体钢还广泛应用于建筑和桥梁工程中。
由于其良好的韧性和强度，低碳马氏体钢被用于制造桥梁的主梁和支撑结构等承受重载的部件。
同时，低碳马氏体钢具有较高的焊接性能，可以方便地与其他金属材料进行焊接，提高了建筑和桥梁工程的施工效率和质量。
最后，低碳马氏体钢还在石油和化工工业中有广泛应用。
在石油和化工设备中，低碳马氏体钢常用于制造耐腐蚀和耐高压的容器、管道和阀门等。
其杰出的耐蚀性和高压性能使得它能够在恶劣的工作环境中承受高压和腐蚀介质的侵蚀，确保设备的正常运行和安全性。
综上所述，低碳马氏体钢具有优异的性能，在机械制造、能源、船舶和海洋工程、建筑和桥梁工程以及石油和化工工业等领域均有广泛的应用。
随着科学技术的不断发展和创新，相信低碳马氏体钢的应用范围还会进一步扩大。
低碳贝氏体和马氏体钢
低碳贝氏体和马氏体钢低碳贝氏体钢的发展，开辟了获得高强度高韧性低合金钢的途径，这种钢能在热轧状：态直接冷却后得到贝氏体组织，或者仅仅经过正火就可以得到贝氏体组织。
低碳贝氏体钢是以钼钢或钼硼钢为基础，再加入Mn、Cr、Ni，有的在此基础之上又添加微量碳化物形成元素，如Nb、V、Ti等，从而发展了一系列的锰钼钢、锰镅硼钢、锰铬钼硼钢、锰钼铌钢等。
低碳贝氏体钢中合金元素的作用可归纳为以下几个方面：(1)利用能使钢在空冷条件下就易于获得贝氏体组织的合金元素，主要就是Mo。
根据含钼钢的奥氏体等温转变曲线来看，Mo能使铁索体和珠光体的析出线明显右移，但并不推迟贝氏体转变，使过冷奥氏体得以直接向贝氏体转变，在此转变发生之前没有或者只有少量的先共析铁素体析出，而不发生珠光体转变。
(2)利用微量B使钢的淬透性明显增加，并使奥氏体向铁素体的转变进一步推迟o(3)加入其他能增大钢过冷能力的元素（如Mn、Cr、Ni）以进一步保证空冷时足以在较低的温度发生贝氏体转变。
对于较大厚度的钢件来说，简单的铝硼钢往往也不能“淬透”。
(4)加入强碳化物形成元素以保证细化晶粒，所以不少低碳贝氏体钢中添加V、Nb、Ti等。
为使钢得到好的淬透性，防止发生先共析铁素体和珠光体转变，加入Mo、Nb、v、B及控制合理含量的Mn和Cr与之配合，Nb还作为细化晶粒的微合金元素起作用。
常见的有BHS系列钢种，其中BHS-l钢的成分为0.10%-10c-1.80% Mn -0.45%Mo -0.05%Nb。
其生产工艺为锻轧后空冷或直接淬火并自回火，锻轧后空冷得到贝氏体、马氏体、铁素体混合组织。
其性能为：屈服强度828MPa，抗拉强度为1049MPa，室温冲击功96J，疲劳断裂周期长，可用来制造汽车的轮臂托架。
若直接淬火成低碳马氏体，屈服强度为935MPa，抗拉强度达到1197MPa，室温冲击功为32J，可用来制造汽车的下操纵杆。
这种具有极高强度、优异低温韧性和疲劳性能的材料可保证部件高的安全可靠性。
低碳马氏体的强化及其应用_孙建新
60% , 如果将其中 15% 用来淬火强化, 每年就可节省数百万吨钢材, 价值数百亿元, 因此, 普及推广低碳马氏体强化的应用, 具有重大的现实意义。然而, 在我国低碳马氏体的应用
才开始, 有很多问题有待解决。如果其理论不断完善, 并在生产实践中得到验证, 低碳马 氏体强化技术就一定能越来越多的得到推广和应用。
第2期
孙建新等: 低碳马氏体的强化及其应用
167
表 5 ML38Cr 钢和 ML15MnVB 钢螺栓的性能对比
钢号
连杆螺 栓
缸盖螺栓
热处理
硬度 HBC 最大拉力/ kN 冲断消耗功/ J 硬度 HBC 最大拉力/ kN 冲断 消耗功/ J
800 加 热淬油 ML1SMnVB 200 回 火
41~ 42 41~ 42 38~ 41 38~ 41
第4 卷 第2期 2000 年 6 月
石河子大学学报( 自然科 学版) Journal of Shihezi University( Natural Science)
Vol. 4 No. 2 Jun. 2000
低碳马氏体的强化及其应用
孙建新 王卫兵 吴 杰 张立新
( 石 河子大学工学院机械电气工程系, 石河子 832003)
19. 5
63. 5
147
255
804
19. 5
61. 0
134
248
注: A 表示 880 加热淬 NaOH 水溶液; B 表示 850 加热 淬油 650 回 火; C 表示 880 加热淬 油 650 回火。
低碳马氏体的高强度主要来自溶解在铁素体中的碳原子与位错的弹性交互作用, 使 位错移动发生困难而造成固溶体强化。由于低碳马氏体有较高的 Ms 温度, 经淬火至室 温后, 马氏体的碳化物容易在位错区偏聚而产生时效强化[ 3] 。
含有马氏体组织的钢的用途
含有马氏体组织的钢的用途含有马氏体组织的钢具有优异的力学性能和耐磨性能，因此被广泛应用于多个领域。
以下是一些相关参考内容。
1. 汽车工业：含有马氏体组织的钢广泛应用于汽车工业，用于制造汽车的各种关键零部件，如发动机曲轴、凸轮轴、摇臂、连杆、活塞环等。
这些零部件需要经受极高的压力和振动，而含有马氏体组织的钢能够提供出色的强度和耐疲劳性能，保证了汽车的可靠性和安全性。
2. 船舶工业：船舶在海上航行时经受着海水的腐蚀和极端的环境条件，需要使用高强度和优良耐蚀性的材料。
含有马氏体组织的钢能够在恶劣的海洋环境下保持良好的力学性能和耐蚀性能，因此被广泛用于制造船舶的船体、桅杆、锚链等结构件。
3. 石油和天然气工业：在石油和天然气勘探、开采和输送过程中，设备和管道需要经受高温、高压、腐蚀和磨损等严酷条件。
含有马氏体组织的钢具有出色的高温强度和耐腐蚀性能，因此被广泛用于制造油井套管、输油管道、艏锚和其他耐蚀设备。
4. 制造业：在各类机械、工程和建筑设备的制造过程中，含有马氏体组织的钢被用作制造零件和结构件，如轴承、齿轮、螺纹杆、刀具、弹簧等。
这些部件需要具有高强度、高耐磨性和耐腐蚀性，并且承受着较大的载荷和摩擦，马氏体组织的钢能够满足这些要求。
5. 航空航天工业：航空航天领域对材料的要求非常高，含有马氏体组织的钢被广泛应用于航空发动机、涡轮叶片、航空器的结构件等。
这些部件需要具有极高的强度、耐热性和耐腐蚀性能，同时要求材料重量轻，航空级马氏体组织钢能够满足这些要求。
综上所述，含有马氏体组织的钢在汽车工业、船舶工业、石油和天然气工业、制造业以及航空航天工业中起着重要作用。
它们的优异力学性能和耐磨性能使其成为许多关键零部件和结构件的理想选择。
低碳马氏体结构钢
低碳马氏体结构钢
低碳马氏体结构钢是一类特殊的钢材，它们通过特定的热处理工艺（如淬火和回火）形成低碳马氏体组织，从而获得良好的力学性能。
这类钢材通常具有高强度、良好的塑性和韧性，以及较低的碳当量，使得它们在焊接性能和冷加工性能方面表现出色。
以下是低碳马氏体结构钢的一些特点和用途。
1.低碳含量：低碳马氏体结构钢的碳含量较低，通常小于0.25%，这有助于减少焊接过程中的碳沉积，提高焊接接头的性能。
2.高强度：通过淬火处理，低碳马氏体结构钢可以获得很高的强度，通常比传统的中碳结构钢强度更高。
3.良好的塑性和韧性：低碳马氏体结构钢在获得高强度的同时，仍然保持良好的塑性和韧性，这使得它们适用于承受较大载荷和动态载荷的结构件。
4.较低的冷脆倾向：由于低碳含量，这类钢材在低温下使用时具有较低的冷脆倾向，适用于寒冷环境。
5.优异的焊接性能：低碳马氏体结构钢的焊接性能良好，焊接接头易于处理，且焊接后的接头强度较高。
6.良好的冷加工性能：这类钢材具有良好的冷加工性能，适用于需要冷变形加工的场合。
7.应用领域：低碳马氏体结构钢广泛应用于建筑结构、桥梁、船舶、车辆、机械制造等领域，特别是在要求高强度和良好焊接性能的结构件中。
8.热处理工艺：低碳马氏体结构钢的热处理工艺通常包括淬火和回火。
淬火温度通常在Ac3以上，以形成马氏体组织，然后通过回火处理以改善塑性和韧性。
在选择和使用低碳马氏体结构钢时，需要根据具体的应用场景和性能要求来选择合适的钢种和热处理工艺，以确保结构的安全和可靠性。
马氏体钢在汽车中的应用
马氏体钢在汽车中的应用马氏体钢是一种具有优异机械性能和强韧性的高强度钢材。
在汽车行业中，马氏体钢被广泛应用于各个零部件的制造，其优异性能使其成为汽车制造中不可或缺的材料之一。
以下是马氏体钢在汽车中的应用的一些重点：1.安全结构件：马氏体钢常用于制作汽车的安全结构件，如车身的主结构、挡撞杆和门梁等。
马氏体钢具有高强度和耐冲击性，能够在发生碰撞时有效吸能，并保护乘员免受严重伤害。
2.底盘部件：马氏体钢广泛应用于汽车的底盘部件制造，如车轮悬挂系统、转向系统和制动系统等。
马氏体钢的高强度和抗疲劳性能能够增强底盘的刚性和稳定性，并提高车辆的操控性能和行驶稳定性。
3.发动机部件：马氏体钢在发动机的制造中也发挥着重要作用。
马氏体钢具有良好的耐磨性和高温强度，能够应对发动机高速运转和高温环境的要求。
因此，马氏体钢常被用于制造活塞、连杆和曲轴等发动机重要部件。
4.车门和薄壁构件：马氏体钢的好韧性和成型性使得其成为制造车门和其他薄壁构件的理想材料。
马氏体钢的高强度和抗变形性能能够提供车辆所需的结构强度，同时保持构件的轻量化设计。
5.防腐蚀性件：马氏体钢常被用作汽车各个部件的防腐蚀性件。
马氏体钢具有优异的耐腐蚀性能，能够抵御潮湿、盐水和化学物质等环境的侵蚀。
因此，马氏体钢常被用于汽车的排气系统、燃料箱和水箱等部件的制造。
总的来说，马氏体钢在汽车中的应用涵盖了整个车辆的结构和部件制造，其优异的机械性能和耐久性能能够在提高车辆安全性和性能的同时实现车辆的轻量化设计。
随着汽车工业的不断进步和技术的不断发展，马氏体钢在汽车中的应用前景将更加广阔。
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间较短 ， 组织应力与热应力 同时 作用 下基 本上不发生涨
缩现象。随着零件壁厚的增 加，内外 层马氏体转变相差 时间增长 ，当外表层冷 到 点以下时 ，表层开始马 氏体
转变 ，体积膨胀 ，内表层受 到来 自外层 的拉应 力，产生
了塑性拉长 ，使 内孔涨大，壁厚越 厚组织应力越大 ，内 孔涨大量也越大 ，因阀柜壁 厚比缸套厚 ，所以 阀柜涨大
技 术 要 求
热 处 理 工 艺 ９ ０ 气 体 渗 碳 ２℃
渗 碳 ０ ２～０４ ． ． ｍｍ
二、改进 后工艺及试验分析
１ ．改进后工艺 （ 见表 ２ ）
表 ２ 改 进 后 工 艺
零 件
加热温度 保温时间 材 料
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ／ ℃
硬度
金 相 组 织
ＨＲＣ
２ ．存在 问题分析
渗碳淬火后 回火温 度提高 至 ４ ０ １ ℃。此时零 件所处 的组 织状态为 回火索 氏体 ，呈两相组 织 ，耐磨性 较低 ，加之 零件薄 ，经过这样 一个复 杂 的热处 理工 艺后 变形较 大 ，
１０ ＭＰ ，具有好的 塑性 （ ６０ ａ Ａ≥１％ ，Ｚ≥４ ％ ） ０ ０ 、韧 性 （ ￣５ Ｊ ，良好 的冷 加工性 、焊接性 ，以及热处理 畸 Ａ ＞ ９） 变小等优点。 凡是 ＜０ ２ ％的非合 金钢 （ ．５ 碳素 钢 ）或低 碳低 合金 结 构 钢 ，经 强 烈 淬 火 后 ，获 得 ８ ％ 以 上 甚 至 ０ １０ ０ ％的低碳马 氏组 织 ，这类 钢 统称 为 低碳 马 氏体 钢 。
一
磨加工后无法保证零件渗层 的均 匀性 ，硬度也不 能保 证
在 ４ ４ ＨＲ 。在实际工作 中垫圈常被 阀冲击 打出一个 ０～ ５ Ｃ
较深 的凹槽 ，使用寿命 低。
般情况 下 ，Ｗ， ０ １ ％ ～ ． ５ 的 钢淬 火 强化 效果 ＝ ． ５ ０２ ％
图 １ 阀柜垫圈
好 ，综合力学性 能 高 ，是 充 分发 挥 材料 潜 力 的有 效途
① 压溃试验 。试验是 在 ２ｔ 料试验机 上进 行的。 ５材
试样放置见 图 ３ ，试验 结果 见表 ３ 。试 验表 明，渗 碳 阀 的压溃强度低 ，平均 破裂 压力 只有 １ １ｔ ．５ ，而低碳 马 氏 体的阀平均破裂压力高达 ２ ８。渗碳 阀压 裂前几乎无变 ．ｔ 形 ，压裂后成两半 ，为脆性 断裂 ；而低碳 马氏体阀开裂
重要条件。 在 ６ ０～５０Ｃ温 度区域 ，１％Ｎ Ｃ ５ ５ｏ ０ ａ １水溶 液或 １％ ０ ＮＯ ａ Ｈ水溶液的平均冷却速 度达 １０ ￣／ 。假设 以 ２ ￣ １０Ｃ ｓ ０Ｃ 静止水冷 却能 力 为 １ ，那 么 １ ％Ｎ Ｏ ０ ａ Ｈ水 溶 液 为 １２ ．，
１％Ｎ Ｃ ０ ａ １水溶液为 １２ 。１ ％Ｎ Ｏ ．３ ０ ａ Ｈ水溶液虽然能防止
■■处●■ ■■●望 ■■■■■ 垄 ■■■ｉ ■ ■■■ ■＿ ■－ ■ ■
２ 试验分析 ．
（ ） 改进后工艺状况分析 由于低 碳钢淬透性 差 ， １
阀柜和钢套椭圆度均很小 ，仅 ００ｍ ．５ ｍ左右。
我们认 为，薄壁零件阀，内外层 马氏体转变相差时
必须采用强烈冷却方法 ， 这是低碳钢获得全部 马氏体 的
工件锈蚀 ，保持工件表面光亮 ，但操作 时不安全 ，故我
现象 比 钢套严重。同时还有 如下规律 ，即壁厚越厚 ，变
形 （ 椭圆度 ）越小。 （ ）性能分析 ３
们采用冷却能力强的 １％ＮＣ 水溶液进行淬火 。 ０ ａ１
采用 静 止 的 １ ％ 盐 水 ，水 温 控 制 在 ４ ℃ 之 内 ， ０ ０ Ｑ３ ２５阀 柜 垫 圈 、２ Ｃ ０ ｒ阀 、阀 柜 （ 大 段 面 厚 度 为 最
径。
（ ） 阀 （ 图 ２ 其工作条件主要是在 阀柜 内与 ２ 见 ） 阀柜做相对往复运 动 ，磨损 大并 伴有 冲击 （ 每分钟 １０ ５０ 次） 。为 了保证 一定 的冲击韧度 ，不得 不将渗 碳淬火 后 回火 温 度 提 高 至 ３ ０Ｃ，但 寿 命 仍 然 很 低 ，经 常 在 １￣ ４ ０ ５ ｍ圆柱面出现破碎 ，腰槽处发生脆性 断裂。 ， ．ｒ ３ ａ
低碳 马氏体这些性能上 的优越性 ，引起 了工程技 术
界的重视 ，在 国 内外 已得 到多方 面的应 用 。从 １６ ９４年
以来 ，在汽车 、铁道车辆 、石油钻井 机械和矿 山机械等
行业 中 ， 应用低碳马 氏体在 节约钢材 、减 轻重量 、延 长 使用 寿命 、 降低成本等方面取得 了显著成效 。我ｉｘ气 ｆ￣ ３
ｎｔ
Ｌ 垫丝里．
低 碳 马 氏体 在气 铲 零件 上 的应 用
徐州三刃风动工具有 限公 司 （ 江苏 ２ １０ ） 顾 ２ ０４ 喜
低碳 马氏体也 称板 条马 氏体 、位错 马 氏体 、块状 马 氏体 、立 方 马 氏体 及高 温 马 氏体 等 ．其 硬 度 为 ４ ５～
５Ｈ Ｃ ０ Ｒ ，屈服强度达 １０ ０ ０～１０ ＭＰ ，抗拉强 度 １０ ３０ ａ ２ ０～
（ ）阀柜垫圈 （ 图 １ １ 见 ） 工作条件 ：主要受阀多
次冲击 （ 每分钟 １０ ５ ０次 ） 。为 了保 证一 定 的冲击韧度 ，
阀 ２ Ｃ Ｏｒ 阀柜 垫 圈 Ｑ ３ ２５
８０ ８ ９０ ２
４ ３
４ ５ ８～ ２ ４ ０～４ ７
马 氏体 马 氏体
参磊 工￣ｎ 处 锌ｍ ｅｔ 年ｉ ｇ 期０．ｃｏｍ ｊｌ 锻 造２７ 第１ － － 热 ０ｏ ｋ ｎ １ ＷＷＷ． ａ１ ｗｏｒ ７ ９５
铲 中几种渗碳零件阀 、阀柜垫圈 、阀柜 和钢套 ４种 零件
进行 了试验改进 ，并取得 了 良好 的效果 。下面 重点介绍
阀和阀柜垫圈 的试验情况 。
一
、
改进前工艺及问题分析
１ ．改进前工艺 （ 见表 １ ）
表 １ 改进 前 工 艺
图２ 阀
零 件 名 称 材 料
阀 ２ Ｃ ０ｒ 淬火４ ０～５ ＨＲ ８０ 淬 火 ，３Ｏ 回 火 ０ Ｃ ２℃ １℃ 渗 碳 ｏ ３～ｏ ５ｌｌ ． ． ｌｌ ｒｌ ｌ ｒ ９ ０Ｃ气 体 渗 碳 ２￣ 阀 柜 垫 圈 Ｑ ３ ２５ 淬 火 ４ ４ Ｈ Ｃ ８０ 淬 火 ，４ ０ 回 火 Ｏ一 ５ Ｒ ２ ℃ ｌ℃