影響鋼中Ms點的五個因素
  發(fā)布時間:2022年07月17日 點擊數:

  MS點在生產中具有很重要的意義,因此了解影響Ms點的因素是十分必要的。

  01 化學成分的影響

  一般說來,Ms點主要取決于鋼的化學成分,其中以碳含量的影響最為顯著,隨鋼中的碳含量增加,馬氏體相變的溫度范圍下降。

  隨碳含量增加,Ms點和Mf點的變化并不完全一致,Ms點呈較為均勻的連續(xù)下降;而Mf點在碳含量小于0.6%時比Ms點下降得更顯著,因而擴大了馬氏體相變的溫度范圍(Ms-Mf)。但當碳含量大于0.6%時,Mf點下降緩慢,并且因為Mf點已下降到0℃以下,致使淬火后的室溫組織中存在有較多的殘余奧氏體。
N對Ms點的影響與C類似。

  N和C一樣,在鋼中都形成間隙固溶體,對γ相和α相均有固溶強化作用,但對α相的固溶強化作用尤為顯著,因而增大了馬氏體相變的切變阻力,使相變驅動力增大。同時,C、N還是穩(wěn)定γ相的元素,它們降低γ→α’相變的平衡溫度T0,故強烈地降低Ms點。
鋼中常見的合金元素均使Ms點降低,但效果不如碳顯著。只有Al和Co使Ms點升高。

  降低Ms點的元素按其影響強烈程度順序排列為:Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、W、V、Ti。其中W、V、TI等強碳化物形成元素在鋼中多以碳化物形式存在,淬火加熱時一般溶于奧氏體中甚少,故對Ms點影響不大。合金元素對Ms點的影響主要決定于它們對平衡溫度T0的影響以及對奧氏體的強化作用。凡劇烈降低T0溫度及強化奧氏體的元素(如C)均劇烈地降低Ms點。

  Mn、Cr、Ni等既降低T0溫度又稍增加奧氏體強度,所以也降低Ms點。Al、Co、Si、Mo、W、V、Ti等均提高T0溫度,但也程度不同地增加奧氏體強度。

  所以,

 ?、?若前者作用較大時,則使Ms點升高,如Al、Co;

 ?、?若后者作用較大時,則使Ms點降低,如Mo、W、V、Ti;

 ?、?當兩者作用大致相當時,則對Ms點影響不大,如Si。

  實際上,鋼中合金元素之間相互影響十分復雜,鋼的Ms點主要還是要靠試驗來測定。

  一般認為,凡是降低Ms點的合金元素也同樣降低Mf點。

  02 形變與應力的影響

  前已述及,當奧氏體在Md-Ms之間進行塑性變形時會誘發(fā)馬氏體相變。同樣,在Ms-Mf之間進行塑性變形也可以促進馬氏體相變,使馬氏體轉變量增加。一般來說,形變量越大,形變溫度越低,則形變誘發(fā)馬氏體轉變量就越多。由于馬氏體相變必然產生體積膨脹,因此多向壓縮應力將阻止馬氏體的形成,因而降低Ms點。而拉應力或單向壓應力往往有利于馬氏體形成,使Ms點升高。

  03 奧氏體化條件的影響

  加熱溫度和保溫時間對Ms點的影響較為復雜。加熱溫度升高和保溫時間延長,有利于碳和合金元素進一步溶入奧氏體中,而使Ms點下降,但同時又會引起奧氏體晶粒的長大,并使其晶體缺陷減少,馬氏體形成時的切變阻力減小,從而使Ms點升高。一般情況下,若不發(fā)生化學成分變化,即在完全奧氏體化條件下,提高加熱溫度和延長保溫時間將使Ms點有所升高;而在不完全加熱條件下,提高溫度或延長時間將使奧氏體中的碳及合金元素含量增加,導致Ms點下降。
在奧氏體成分一定情況下,晶粒細化則奧氏體強度提高,馬氏體相變切變阻力增大,使Ms點下降。但當晶粒細化并不顯著影響切變阻力時,則對Ms點沒有太大影響。

  04 淬火冷卻速度的影響

  在淬火速度較低時,Ms點保持恒定,形成一個較低的臺階,它相當于鋼的名義Ms點。在淬火速度很高時,出現(xiàn)Ms點保持恒定的另一個臺階。在上述兩種淬火速度之間,Ms點隨淬火速度增大而升高。上述現(xiàn)象可解釋如下:

  假設相變之間奧氏體中C的分布是不均勻的,在位錯等缺陷處發(fā)生偏聚,形成“C原子氣團”。這種“氣團”大小與溫度有關,在高溫下原子擴散能力強,C原子偏聚傾向較小,因此“氣團”尺寸也較小。但當溫度降低時,原子擴散能力減弱,C原子的偏聚傾向逐漸增大,以內“氣團”尺寸隨溫度降低而逐漸增大。

  在正常淬火條件下,這些“氣團”可以達到足夠大小,對奧氏體起強化作用。而極快的淬火速度抑制“氣團”的形成,引起奧氏體弱化,使馬氏體相變時切變阻力降低,因而Ms點升高。但當冷卻速度足夠大時,“氣團”彎曲 被抑制,Ms點不再隨淬火速度增大而升高。

  05 磁場的影響

  試驗證明,鋼在磁場中淬火冷卻時,外加磁場將誘發(fā)馬氏體相變,與不加磁場相比,Ms點升高,并且相同溫度下的馬氏體轉變量增加。但是,外加磁場只使Ms點升高,而對Ms點以下的相變行為并無影響。淬火冷卻時外加磁場使Ms升高至Ms’,但轉變量增加趨勢與不加磁場時基本一致。而在相變尚未結束時撤去外加磁場,則相變立即恢復到不加磁場時的狀態(tài),并且馬氏體最終轉變量也不發(fā)生變化。

  外加磁場影響馬氏體相變的原因,主要是外加磁場使具有最大磁飽和強度的馬氏體相趨于更穩(wěn)定。在磁場中馬氏體的自由能降低,而磁場對于非鐵磁相奧氏體自由能的影響不大因此兩相平衡溫度T0升高,Ms點也隨之升高。也可認為,外加磁場實際上是用磁能補償一部分化學驅動力,由于磁力誘發(fā)而使馬氏體相變在Ms點以上即可發(fā)生。這種現(xiàn)象從熱力學角度來看與形變誘發(fā)馬氏體相變很相似。

  06 結束語

  通過本期內容的介紹,大家應該對影響Ms點的5個因素都比較清楚了。當然了,定期回顧這些知識點,對于我們理解知識點也會起到有益的作用。

                                                                                                                文章摘自:每天學點熱處理