스틸의 Ms 포인트에 영향을 미치는 5가지 주요 요소 이해하기

1. 화학 성분의 영향

일반적으로 Ms 포인트는 주로 강철의 화학 성분에 따라 달라지며, 그 중 탄소 함량이 가장 큰 영향을 미칩니다.

강철의 탄소 함량이 증가함에 따라 그림 1과 같이 마르텐사이트 변환의 온도 범위가 감소합니다.

그림 1의 효과 탄소 함량 Ms와 Mf에서

탄소 함량이 증가함에 따라 Ms 포인트와 Mf 포인트의 변화는 완전히 일치하지 않으며, Ms 포인트는 비교적 균일한 지속적인 감소를 보입니다;

탄소 함량이 0.6% 미만인 경우, Mf 점이 Ms 점보다 더 크게 감소하여 마르텐사이트 변환(Ms Mf)의 온도 범위가 확장됩니다.

그러나 탄소 함량이 0.6%보다 크면 Mf 포인트가 천천히 감소하고 Mf 포인트가 0 ℃ 이하로 떨어졌기 때문에 더 많은 잔류 물이 있습니다. 오스테나이트 담금질 후 실온 구조에서.

N이 Ms 포인트에 미치는 영향은 C의 영향과 유사합니다.

C와 마찬가지로 N은 강철에서 간질 고용체를 형성하여 γ 상과 α 상, 특히 α 상에서 고용체 강화 효과를 가지므로 마르텐 사이트 변형의 전단 저항을 증가시키고 변형의 추진력을 증가시킵니다.

동시에 C와 N은 위상을 안정화시키는 원소이기도 합니다.

이들은 γ → α '상전이의 평형 온도 T0를 낮추므로 Ms 점을 강하게 감소시킵니다.

강철의 일반적인 합금 원소는 Ms 포인트를 감소시킬 수 있지만 그 효과는 탄소만큼 크지 않습니다.

그림 2와 같이 Al과 Co만 Ms 포인트를 올립니다(그림 2 참조).

그림 2 합금 원소가 철합금의 Ms 포인트에 미치는 영향

Ms 포인트를 감소시키는 원소는 영향력이 강한 순서대로 배열되어 있습니다: Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, W, V, Ti.

그 중 W, V, TI 및 기타 강한 탄화물 형성 원소는 대부분 강철에 탄화물 형태로 존재하며 거의 용해되지 않습니다. 오스테나이트 담금질 및 가열 중이므로 Ms 포인트에 거의 영향을 미치지 않습니다.

합금 원소가 Ms 포인트에 미치는 영향은 주로 평형 온도 T에 미치는 영향에 따라 달라집니다.₀ 오스테나이트에 대한 강화 효과.

T를 급격하게 감소시키는 모든 요소(예: C)₀ 온도와 오스테나이트를 강화하면 Ms 포인트가 급격히 감소합니다.

Mn, Cr, Ni 등은 T₀ 온도뿐만 아니라 오스테나이트 강도를 약간 증가시켜 Ms 포인트도 감소시킵니다.

Al, Co, Si, Mo, W, V, Ti 등은 모두 T₀ 온도뿐만 아니라 오스테나이트 강도를 다양한 정도로 높일 수도 있습니다.

그래서,

전자가 더 큰 역할을 하는 경우, 예를 들어 알앤코와 같이 Ms 포인트가 상승합니다;

후자의 효과가 더 큰 경우, Mo, W, V, Ti와 같이 Ms 포인트가 낮아집니다;

두 함수가 거의 같을 때는 Si와 같은 Ms 포인트에 거의 영향을 미치지 않습니다.

실제로 합금 강철의 요소 는 매우 복잡하며 강철의 Ms 포인트는 주로 테스트에 따라 달라집니다.

일반적으로 Ms 포인트를 감소시키는 모든 합금 원소는 Mf 포인트도 감소시키는 것으로 알려져 있습니다.

2. 변형 및 응력의 영향

앞서 언급했듯이, 마르텐사이트는 Md와 오스테나이트 사이에서 소성 변형될 때 마르텐사이트 변형이 유도됩니다.

마찬가지로, Ms Mf 사이의 소성 변형은 마르텐사이트 변형을 촉진하고 마르텐사이트 변형을 증가시킬 수 있습니다.

일반적으로 변형이 크고 변형 온도가 낮을수록 더 많은 변형이 유도됩니다. 마텐사이트 변환 변수.

마르텐사이트 변형은 필연적으로 부피 팽창을 일으키므로 다방향 압축 응력은 마르텐사이트의 형성을 방지하여 Ms 포인트를 감소시킵니다.

그러나 인장 응력 또는 단방향 압축 응력은 종종 마르텐사이트 형성에 도움이 되며, 이로 인해 Ms 포인트가 상승합니다.

3. 오스테나이트화 조건의 효과

가열 온도와 유지 시간이 Ms 포인트에 미치는 영향은 복잡합니다.

가열 온도의 증가와 유지 시간의 연장은 탄소와 합금 원소가 오스테나이트로 더 용해되어 Ms 포인트를 감소시키는 데 도움이되지만 동시에 오스테나이트 입자의 성장을 유발하고 결정 결함을 줄이며 마르텐사이트 형성 중 전단 저항을 감소시켜 Ms 포인트를 증가시킵니다.

일반적으로 화학 성분의 변화가없는 경우, 즉 완전한 오스테 나이트 화 조건에서 가열 온도를 높이고 유지 시간을 연장하면 Ms 포인트가 증가합니다;

불완전한 가열 조건에서 온도를 높이거나 시간을 연장하면 오스테나이트의 탄소 및 합금 원소 함량이 증가하여 Ms 포인트가 감소합니다.

오스테나이트 조성이 일정한 조건에서 오스테나이트 강도가 증가하고 입자가 정제되면 마르텐사이트 변형의 전단 저항이 증가하여 Ms 포인트가 감소합니다.

그러나 입자 정제가 전단 저항에 큰 영향을 미치지 않는 경우에는 Ms 포인트에 거의 영향을 미치지 않습니다.

4. 냉각 속도에 따른 담금질 효과

담금질 냉각 속도가 Ms 포인트에 미치는 영향은 그림 3에 나와 있습니다.

그림 3 담금질 속도가 Fe-0.5% C-2.05% NI 강철의 Ms 포인트에 미치는 영향

담금질 속도가 낮으면 Ms 포인트는 일정하게 유지되어 강철의 공칭 Ms 포인트와 동일한 낮은 단계를 형성합니다.

담금질 속도가 매우 빠르면 Ms 포인트가 일정하게 유지되는 또 다른 단계가 발생합니다.

위의 두 담금질 속도 사이에서 담금질 속도가 증가함에 따라 Ms 포인트가 증가합니다.

위의 현상은 다음과 같이 설명할 수 있습니다:

상 변환 중 오스테나이트에서 C의 분포가 고르지 않고 전위와 같은 결함에서 분리가 발생하여 "C 원자 공기 질량"을 형성한다고 가정합니다.

이 '기단'의 크기는 온도와 관련이 있습니다.

고온에서는 원자 확산 능력이 강하고 C 원자 분리 경향이 작기 때문에 "공기 질량"의 크기도 작습니다.

그러나 온도가 낮아지면 원자 확산도가 감소하고 C 원자가 분리되는 경향이 증가하며 내부 "공기 질량" 크기가 온도가 낮아짐에 따라 증가합니다.

정상적인 담금질 조건에서 이러한 '공기 덩어리'는 오스테나이트를 강화하기에 충분한 크기에 도달할 수 있습니다.

그러나 매우 빠른 담금질 속도는 오스테나이트의 약화와 마르텐사이트 변환 중 전단 저항 감소로 이어지는 "공기 덩어리"의 형성을 억제하여 Ms 포인트를 높입니다.

그러나 냉각 속도가 충분히 높으면 "공기 질량"의 굽힘이 억제되고 담금질 속도가 증가함에 따라 Ms 포인트가 더 이상 증가하지 않습니다.

5. 자기장의 영향

이 테스트는 강철이 자기장에서 담금질되고 냉각될 때 가해진 자기장이 마르텐사이트 변형을 유도한다는 것을 보여줍니다.

자기장이 없는 경우와 비교하면 Ms 포인트가 증가하고, 같은 온도에서 마르텐사이트 변형이 증가합니다.

그러나 외부 자기장은 Ms 점을 상승시킬 뿐, Ms 점 아래의 상전이 거동에는 영향을 미치지 않습니다.

그림 4 마르텐사이트 변환 과정에 대한 외부 자기장의 영향

그림 4에서 볼 수 있듯이, 담금질과 냉각 중에 자기장을 가하면 Ms에서 Ms'로 증가하지만 회전 변수의 증가 추세는 기본적으로 자기장이 없는 경우와 일치합니다.

상 변환이 끝나기 전에 적용된 자기장을 제거하면 상 변환은 즉시 자기장이 적용되지 않은 상태로 돌아가며 마르텐사이트의 최종 변환량은 변하지 않습니다.

외부 자기장이 마르텐사이트 변환에 영향을 미치는 이유는 외부 자기장이 최대 자기 포화 강도를 가진 마르텐사이트 위상을 더 안정적으로 만들기 때문입니다.

그림 5 외부 자기장으로 인한 Ms 포인트 상승의 열역학 다이어그램

그림 5에서 볼 수 있듯이 마르텐사이트의 자유 에너지는 자기장에서 감소하는 반면, 비강자성 오스테나이트의 자유 에너지에는 자기장이 거의 영향을 미치지 않습니다.

따라서 2상 평형 온도 T0가 증가하고 Ms 점도 증가합니다. 또한 외부 자기장이 실제로 화학적 추진력의 일부를 자기 에너지로 보상하고 자기 유도로 인해 Ms 점 위에서 마르텐사이트 변환이 발생할 수 있다고 생각할 수도 있습니다.

이 현상은 열역학적 관점에서 볼 때 변형에 의한 마르텐사이트 변형과 매우 유사합니다.

6. 결론

이번 이슈 소개를 통해 Ms 포인트에 영향을 미치는 5가지 요소에 대해 명확히 알아볼 필요가 있습니다.

물론 이러한 지식 포인트를 정기적으로 검토하는 것도 지식 포인트에 대한 이해에 도움이 될 것입니다.