影响钢中Ms点的重要因素介绍

1.化学成分的影响

一般说来，Ms点主要取决于钢的化学成分，其中以碳含量的影响最为显著，随钢中的碳含量增加，马氏体相变的温度范围下降，如图15-7所示。随碳含量增加，Ms点和Mf点的变化并不完全一致，Ms点呈较为均匀的连续下降；而Mf点在碳含量小于0.6%时比Ms点下降得更显著，因而扩大了马氏体相变的温度范围（Ms—Mf）。但当碳含量大于0.6%时，Mf点下降缓慢，并且因为Mf点已下降到0℃以下，致使淬火后的室温组织中存在有较多的残余奥氏体。

图15-7　碳含量对Ms和Mf的影响

图15-8　合金元素对铁合金Ms点的影响

N对Ms点的影响与C类似。N和C一样，在钢中都形成间隙固溶体，对γ相和α相均有固溶强化作用，但对α相的固溶强化作用尤为显著，因而增大了马氏体相变的切变阻力，使相变驱动力增大。同时，C、N还是稳定γ相的元素，它们降低γ→α'相变的平衡温度T0，故强烈地降低Ms点。

钢中常见的合金元素均使Ms点降低，但效果不如碳显著。只有A1和Co使Ms点升高（见图15-8）。降低Ms点的元素按其影响强烈程度顺序排列依次为：Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、W、V、Ti。其中，W、V、Ti等强碳化物形成元素在钢中多以碳化物形式存在，淬火加热时一般溶于奥氏体中甚少，故对Ms点影响不大。

合金元素对Ms点的影响主要决定于它们对平衡温度T0的影响及对奥氏体的强化作用。凡剧烈降低T0温度及强化奥氏体的元素（如C）均剧烈地降低Ms点。Mn、Cr、Ni等既降低T0温度又稍增加奥氏体强度，所以也降低Ms点。A1、Co、Si、Mo、W、V、Ti等均提高T0温度，但也程度不同地增加奥氏体强度。所以，若前者作用较大时，则使Ms点升高，如Ai、Co；若后者作用较大时，则使Ms点降低，如Mo、W、V、Ti；当两者作用大致相当时，则对Ms点影响不大，如Si。实际上，钢中合金元素之间相互影响十分复杂，钢的Ms点主要还是要靠试验来测定。一般认为，凡是降低Ms点的合金元素也同样降低Mf点。

2.形变与应力的影响

前已述及，当奥氏体在Md～Ms之间进行塑性变形时会诱发马氏体相变。同样，在Ms～Mf之间进行塑性变形也可以促进马氏体相变，使马氏体转变量增加。一般来说，形变量越大，形变温度越低，则形变诱发马氏体转变量就越多。

由于马氏体相变时必然产生体积膨胀，因此多向压缩应力将阻止马氏体的形成，因而降低Ms点。而拉应力或单向压应力往往有利于马氏体形成，使Ms点升高。

3.奥氏体化条件的影响(www.xing528.com)

加热温度和保温时间对Ms点的影响较为复杂。加热温度升高和保温时间延长，有利于碳和合金元素进一步溶入奥氏体中，而使Ms点下降，但同时又会引起奥氏体晶粒的长大，并使其晶体缺陷减少，马氏体形成时的切变阻力减小，从而使Ms点升高。一般情况下，若不发生化学成分变化，即在完全奥氏体化条件下，提高加热温度和延长保温时间将使Ms点有所升高；而在不完全加热条件下，提高温度或延长时间将使奥氏体中的碳及合金元素含量增加，导致Ms点下降。

在奥氏体成分一定的情况下，晶粒细化则使奥氏体强度提高，马氏体相变切变阻力增大，使Ms点下降。但当晶粒细化并不显著影响切变阻力时，则对Ms点没有太大影响。

4.淬火冷却速度的影响

淬火冷却速度对Ms点的影响如图15-9所示。在淬火速度较低时，Ms点保持恒定，形成一个较低的台阶，它相当于钢的名义Ms点。在淬火速度很高时，出现Ms点保持恒定的另一个台阶。在上述两种淬火速度之间，Ms点随淬火速度增大而升高。上述现象可解释如下：假设相变之前奥氏体中C的分布是不均匀的，在位错等缺陷处发生偏聚，形成“C原子气团”。这种“气团”大小与温度有关，在高温下原子扩散能力强，C原子偏聚倾向较小，因此“气团”尺寸也较小。但当温度降低时，原子扩散能力减弱，C原子的偏聚倾向逐渐增大，因而“气团”尺寸随温度降低而逐渐增大。在正常淬火条件下，这些“气团”可以达到足够大小，对奥氏体起强化作用。而极快的淬火速度抑制“气团”的形成，引起奥氏体弱化，使马氏体相变时的切变阻力降低，因而使Ms点升高。但当冷却速度足够大时，“气团”完全被抑制，Ms点不再随淬火速度增大而升高。

图15-9　淬火速度对Fe-0.5%C-2.05%Ni钢Ms点的影响

5.磁场的影响

试验证明，钢在磁场中淬火冷却时，外加磁场将诱发马氏体相变，与不加磁场相比，Ms点升高，并且相同温度下的马氏体转变量增加。但是，外加磁场只使Ms点升高，而对Ms点以下的相变行为并无影响。如图15-10所示，淬火冷却时外加磁场使Ms点升高至Ms'点，但转变量增加趋势与不加磁场时基本一致。而在相变尚未结束时撤去外加磁场，则相变立即恢复到不加磁场时的状态，并且马氏体最终转变量也不发生变化。

外加磁场影响马氏体相变的原因主要是外加磁场使具有最大磁饱和强度的马氏体相趋于更稳定。如图15-10所示，在磁场中马氏体的自由能降低，而磁场对于非铁磁相奥氏体自由能的影响不大，因此两相平衡温度T0升高，Ms点也随之升高。也可这样认为，外加磁场实际上是用磁能补偿了一部分化学驱动力，由于磁力诱发而使马氏体相变在Ms点以上即可发生。这种现象从热力学角度来看与形变诱发马氏体相变很相似。

图15-10　外加磁场对马氏体转变过程的影响

图15-11　外加磁场引起Ms点升高的热力学示意图