鉄鋼のMs点を左右する5つの主要因を理解する

1.化学組成の影響

一般的に言って、Ms点は主に鋼の化学組成に依存し、中でも炭素含有量が最も大きな影響を与える。

図1に示すように、鋼中の炭素含有量の増加に伴い、マルテンサイト変態の温度範囲は減少する。

図 1. 炭素含有量 MsとMfについて

炭素含有量の増加に伴い、Ms点とMf点の変化は完全には一致せず、Ms点は比較的一様に連続的に低下している；

炭素含有量が0.6%未満の場合、Mf点はMs点よりも大きく低下するため、マルテンサイト変態（Ms Mf）の温度範囲が拡大する。

しかし、炭素量が0.6%を超えると、Mf点の低下が緩やかになり、Mf点が0℃を下回るため、残留炭素量が多くなる。 オーステナイト 急冷後の室温構造で。

Ms点に対するNの影響は、Cと同様である。

Cと同様に、Nは鋼中で格子間固溶体を形成し、γ相およびα相、特にα相に対して固溶体強化効果を発揮するため、マルテンサイト変態のせん断抵抗を増大させ、変態の駆動力を増大させる。

同時に、CとNは相を安定させる元素でもある。

γ→α'相転移の平衡温度T0を下げ、Ms点を強く下げる。

鋼に含まれる一般的な合金元素はMs点を低下させるが、その効果は炭素ほど大きくない。

Ms点を上げるのはAlとCoだけである（図2）。

図2合金鉄のMs点に及ぼす合金元素の影響

Ms点を低下させる元素は、その影響力が強い順に並んでいる：Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、W、V、Ti。

このうち、W、V、TIなどの強炭化物形成元素は、そのほとんどが鋼中に炭化物の形で存在し、鋼中に溶解することはほとんどない。 オーステナイト 焼き入れや加熱の際、Ms点にはほとんど影響しない。

Ms点に対する合金元素の影響は、主に平衡温度T₀ とオーステナイトの強化効果。

Tを急激に減少させるすべての要素（Cなど）。₀ 温度でオーステナイトを強化し、Ms点を急激に低下させる。

Mn、Cr、NiなどはT.₀ 温度は上昇するが、オーステナイト強度はわずかに上昇するため、Ms点も低下する。

Al、Co、Si、Mo、W、V、TiなどはすべてT.₀ 温度でオーステナイトの強度を高める。

だから

前者の役割が大きければ、AlやCoのようにMs点が上昇する；

後者の効果が大きければ、Mo、W、V、TiのようにMs点が下がる；

2つの関数がほぼ等しい場合、SiのようなMs点にはほとんど影響しない。

実際、合金間の相互作用は 鉄鋼要素 は非常に複雑で、鋼のMs点は主にテストに依存する。

一般に、Ms点を下げる合金元素はすべてMf点も下げると考えられている。

2.変形と応力の影響

前述のように、オーステナイトがMd Ms間で塑性変形すると、マルテンサイト変態が誘発される。

同様に、Ms Mf間の塑性変形もマルテンサイト変態を促進し、マルテンサイト変態を増大させる。

一般に、変形が大きく、変形温度が低いほど、より多くの変形が誘発される。 マルテンサイト 変換変数。

マルテンサイト変態は必然的に体積膨張をもたらすため、多方向圧縮応力はマルテンサイトの形成を防ぎ、Ms点を低下させる。

しかし、引張応力や一方向圧縮応力は、しばしばマルテンサイトの形成を助長し、Ms点を上昇させる。

3.オーステナイト化条件の影響

加熱温度と保持時間がMs点に及ぼす影響は複雑である。

加熱温度の上昇と保持時間の延長は、炭素および合金元素のオーステナイトへのさらなる溶解を助長し、Ms点を低下させるが、同時にオーステナイト結晶粒の成長を引き起こし、その結晶欠陥を減少させ、マルテンサイト形成時のせん断抵抗を減少させるため、Ms点を上昇させる。

一般に、化学組成に変化がない場合、すなわち完全なオーステナイト化の条件下では、加熱温度を高くして保持時間を長くすれば、Ms点は高くなる；

不完全加熱の条件下では、温度の上昇や時間の延長は、オーステナイト中の炭素や合金元素の含有量を増加させ、Ms点の低下につながる。

オーステナイト組成が一定の条件下では、結晶粒を微細化するとオーステナイト強度が増し、マルテンサイト変態のせん断抵抗が大きくなり、Ms点が低下する。

しかし、結晶粒の微細化がせん断抵抗に大きな影響を与えない場合、Ms点にはほとんど影響しない。

4.焼入れ冷却速度の影響

焼入れ冷却速度がMs点に及ぼす影響を図3に示す。

図3 Fe-0.5% C-2.05% NI鋼のMs点に及ぼす焼入れ速度の影響

焼入れ速度が低い場合、Ms点は一定で、鋼の公称Ms点に相当する低い段差を形成する。

急冷速度が非常に速い場合、Ms点が一定に保たれる別のステップが発生する。

上記の2つの焼入れ速度の間で、Ms点は焼入れ速度の増加とともに増加する。

上記の現象は次のように説明できる：

相変態中のオーステナイト中のCの分布は不均一であり、転位などの欠陥で偏析が起こり、「C原子気団」が形成されると推測される。

この「空気の塊」の大きさは気温に関係している。

高温下では、原子の拡散能力が強く、C原子の偏析傾向が小さいため、「空気の塊」のサイズも小さい。

しかし、温度が下がると原子拡散率が低下し、C原子の偏析傾向が強まり、内部の「空気の塊」の大きさは温度の低下とともに大きくなる。

通常の焼入れ条件下では、これらの「空気塊」はオーステナイトを強化するのに十分な大きさに達する。

しかし、焼入れ速度が非常に速いため、"空気塊 "の形成が抑制され、オーステナイトの弱体化とマルテンサイト変態時のせん断抵抗の低下につながるため、Ms点が高くなる。

しかし、冷却速度が十分に高くなると、「空気の塊」のような曲げが抑制され、Ms点は焼入れ速度の増加とともに増加しなくなる。

5.磁場の影響

この試験は、鋼材を磁場中で急冷すると、印加された磁場がマルテンサイト変態を誘発することを示している。

磁場をかけない場合に比べてMs点が上昇し、同じ温度でのマルテンサイト変態が増加する。

しかし、外部磁場はMs点を上昇させるだけで、Ms点以下の相転移挙動には影響を与えない。

図4 マルテンサイト変態過程に及ぼす外部磁場の影響

図4に示すように、印加磁場は焼入れ冷却中にMsからMs'を増加させるが、回転変数の増加傾向は基本的に磁場なしの場合と一致している。

相変態が終わる前に印加した磁場を取り除くと、相変態は直ちに磁場を印加していないときの状態に戻り、マルテンサイトの最終変態量は変化しない。

外部磁場がマルテンサイト変態に影響を与える理由は、外部磁場が最大磁気飽和強度を持つマルテンサイト相をより安定させるからである。

図5 外部磁場によるMs点上昇の熱力学図

図5に示すように、マルテンサイトの自由エネルギーは磁場中で減少するが、非強磁性オーステナイトの自由エネルギーには磁場の影響はほとんどない。

したがって、二相平衡温度T0は上昇し、Ms点も上昇する。また、外部磁場が実際に化学的駆動力の一部を磁気エネルギーで補い、磁気誘導によってマルテンサイト変態がMs点以上で起こり得ると考えることもできる。

この現象は、熱力学的な観点から見ると、変形誘起マルテンサイト変態に非常によく似ている。

6.結論

この問題の紹介を通じて、Msポイントに影響を与える5つの要因について明確にしておきたい。

もちろん、これらのナレッジポイントを定期的に見直すことも、ナレッジポイントを理解する上で有益な役割を果たすだろう。