残留奥氏体的形成原因与控制方式

钢件奥氏体化加热后淬火到室温奥氏体会转变为马氏体，使钢的硬度和强度有明显提高。钢淬火冷却时奥氏体要过冷到一定温度才开始转变为马氏体。此温度被称为马氏体开始转变点（Ms），冷到更低的一定温度完成马氏体转变，此温度被称为马氏体终止转变点（Mf）。Ms和Mf和钢的碳含量和其他化学成分有关。碳含量影响最大。随碳含量的增加，Ms～Mf马氏体转变温度范围向下移动，如图14-1所示。当碳钢的碳含量达到0.7%（质量分数）以上，马氏体终止转变点Mf会低至0℃以下。大多数钢淬冷到室温（20℃）奥氏体-马氏体转变不会完成，使部分奥氏体保留下来，就成为钢显微组织中的残留奥氏体。钢中碳含量越高，Mf温度越低，残留奥氏体越多。当钢中碳含量达到1.0%～1.4%（质量分数）时，淬冷到室温的残留奥氏体会多达20%～40%如图14-2所示。在所有合金元素中，Cr对淬火钢中的残留奥氏体量影响最大，如图14-3所示。Ni是促使奥氏体稳定的元素，故含Ni、Cr低合金钢渗碳淬火后的残留奥氏体会多达50%～90%的程度，如图14-3所示。

图14-1 碳钢马氏体开始（Ms）和终止（Mf）转变温度与钢碳含量的关系

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图14-2 钢一般淬火温度范围和淬冷到室温的残余奥氏体量

图14-3 低合金渗碳钢中的Cr、Ni对渗碳淬火后残留奥氏体的影响