1. Efecto de la composición química
En términos generales, el punto Ms depende principalmente de la composición química del acero, de la cual el contenido de carbono tiene el efecto más significativo.
A medida que aumenta el contenido de carbono en el acero, el rango de temperatura de transformación martensítica disminuye, como se muestra en la Figura 1.
Fig. 1 Efecto del contenido de carbono sobre Ms y Mf
Con el aumento del contenido de carbono, los cambios en el punto Ms y el punto Mf no son completamente consistentes, y el punto Ms muestra una disminución continua relativamente uniforme;
Cuando el contenido de carbono es inferior al 0,6%, el punto Mf disminuye más significativamente que el punto Ms, ampliando así el rango de temperatura de transformación martensítica (Ms Mf).
Sin embargo, cuando el contenido de carbono es superior al 0,6%, el punto Mf disminuye lentamente y debido a que el punto Mf ha caído por debajo de 0 ℃, hay más austenita residual en la estructura a temperatura ambiente después del enfriamiento.
El efecto de N en el punto M es similar al de C.
Al igual que el C, el N forma una solución sólida intersticial en el acero, lo que tiene un efecto fortalecedor sobre la solución sólida en las fases γ y α, pero especialmente en la fase α, aumentando así la resistencia al corte de la transformación martensítica y aumentando la fuerza motriz. fuerza de la transformación.
Al mismo tiempo, C y N también son elementos que estabilizan una fase.
Reducen la temperatura de equilibrio T0 de la transición de fase γ → α' y, por lo tanto, reducen fuertemente el punto Ms.
Los elementos de aleación comunes en el acero pueden reducir el punto Ms, pero el efecto no es tan significativo como el del carbono.
Sólo Al y Co aumentan el punto Ms (como se muestra en la Fig. 2).
Fig. 2 Efecto de los elementos de aleación en el punto Ms de la ferroaleación.
Los elementos que reducen el punto Ms están organizados por orden de intensidad de influencia: Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, W, V, Ti.
Entre ellos, W, V, TI y otros elementos fuertes formadores de carburos existen principalmente en forma de carburos en el acero y rara vez se disuelven en austenita durante el enfriamiento y el calentamiento, por lo que tienen poco efecto sobre el punto Ms.
La influencia de los elementos de aleación en el punto Ms depende principalmente de su influencia sobre la temperatura de equilibrio T 0 y del efecto de refuerzo sobre la austenita.
Todos los elementos (como el C) que reducen drásticamente la temperatura T 0 y fortalecen la austenita reducen drásticamente el punto Ms.
Manganeso, Cr, Ni, etc. no sólo reducen la temperatura T 0 , sino que también aumentan ligeramente la resistencia austenítica, por lo que también reducen el punto Ms.
Al, Co, Si, Mo, W, V, Ti, etc. todos aumentan la temperatura T 0 , pero también aumentan la resistencia de la austenita en varios grados.
Entonces,
① Si el primero juega un papel más importante, el punto Ms aumentará, como Al y Co;
② Si este último tiene un efecto mayor, se reducirán los puntos Ms, como Mo, W, V, Ti;
③ Cuando las dos funciones son aproximadamente equivalentes, tiene poco efecto en el punto Ms como Si.
De hecho, la interacción entre los elementos de aleación en el acero es muy compleja y el punto Ms del acero depende principalmente de la prueba.
Generalmente se cree que todos los elementos de aleación que reducen el punto Ms también reducen el punto Mf.
2. Efecto de la deformación y la tensión.
Como se mencionó anteriormente, la transformación martensítica se inducirá cuando la austenita se deforme plásticamente entre Md Ms.
De manera similar, la deformación plástica entre Ms Mf también puede promover la transformación martensítica y mejorar la transformación martensítica.
En general, cuanto mayor es la deformación y menor es la temperatura de deformación, más variables de transformación de martensita inducen la deformación.
Dado que la transformación de martensita inevitablemente producirá expansión de volumen, la tensión de compresión multidireccional evitará la formación de martensita, reduciendo así el punto Ms.
Sin embargo, la tensión de tracción o la tensión de compresión unidireccional a menudo conducen a la formación de martensita, lo que hace que el punto Ms se eleve.
3. Efecto de las condiciones austenitizantes.
La influencia de la temperatura de calentamiento y el tiempo de retención en el punto Ms es compleja.
Aumentar la temperatura de calentamiento y extender el tiempo de retención conduce a una mayor disolución del carbono y los elementos de aleación en la austenita, lo que reducirá el punto Ms, pero al mismo tiempo provocará el crecimiento de granos de austenita, reducirá sus defectos cristalinos y reducirá el corte. fuerza durante la formación de martensita, aumentando así el punto Ms.
En general, si no hay cambios en la composición química, es decir, en condiciones de austenitización completa, aumentar la temperatura de calentamiento y prolongar el tiempo de mantenimiento aumentará el punto Ms;
En condiciones de calentamiento incompleto, aumentar la temperatura o prolongar el tiempo aumentará el contenido de carbono y elementos de aleación en la austenita, lo que provocará una disminución del punto Ms.
Bajo la condición de que la composición de la austenita sea constante, la resistencia de la austenita aumentará y la resistencia al corte de la transformación martensítica aumentará cuando se refina el grano, lo que reducirá el punto Ms.
Sin embargo, cuando el refinamiento del grano no afecta significativamente la resistencia al corte, tiene poco efecto sobre el punto Ms.
4. Efecto de la velocidad de enfriamiento del enfriamiento
La influencia de la velocidad de enfriamiento sobre el punto Ms se muestra en la Fig.
Fig. 3 Efecto de la velocidad de enfriamiento en el punto Ms del acero Fe-0,5% C-2,05% NI
Cuando la velocidad de enfriamiento es baja, el punto Ms permanece constante, formando un escalón inferior, que equivale al punto Ms nominal del acero.
Cuando la velocidad de enfriamiento es muy alta, ocurre otra etapa donde el punto Ms permanece constante.
Entre las dos velocidades de enfriamiento anteriores, el punto Ms aumenta al aumentar la velocidad de enfriamiento.
Los fenómenos anteriores se pueden explicar de la siguiente manera:
Se supone que la distribución de C en la austenita durante la transformación de fase es desigual y que se produce segregación en defectos como dislocaciones, formando una "masa de aire atómica C".
El tamaño de esta “masa de aire” está relacionado con la temperatura.
A altas temperaturas, la capacidad de difusión atómica es fuerte y la tendencia a la segregación del átomo de C es pequeña, por lo que el tamaño de la "masa de aire" también es pequeño.
Sin embargo, a medida que la temperatura disminuye, la difusividad atómica disminuye, la tendencia de los átomos de C a segregarse aumenta y el tamaño de la "masa de aire" interna aumenta al disminuir la temperatura.
En condiciones normales de enfriamiento, estas "masas de aire" pueden alcanzar un tamaño suficiente para fortalecer la austenita.
Sin embargo, la velocidad de enfriamiento extremadamente rápida inhibe la formación de "masa de aire", lo que conduce al debilitamiento de la austenita y la reducción de la resistencia al corte durante la transformación martensítica, elevando así el punto Ms.
Sin embargo, cuando la velocidad de enfriamiento es lo suficientemente alta, la flexión de la "masa de aire" está restringida y el punto Ms ya no aumenta al aumentar la velocidad de enfriamiento.
5. Efecto del campo magnético
La prueba muestra que cuando el acero se templa y enfría en el campo magnético, el campo magnético aplicado inducirá la transformación de martensita.
En comparación con el punto sin campo magnético, el punto Ms aumenta y la transformación de martensita a la misma temperatura aumenta.
Sin embargo, el campo magnético externo sólo hace que el punto Ms aumente, pero no tiene ningún efecto sobre el comportamiento de transición de fase por debajo del punto Ms.
Fig. 4 Efecto del campo magnético externo en el proceso de transformación de martensita.
Como se muestra en la Fig. 4, el campo magnético aplicado aumenta de Ms a Ms' durante el enfriamiento y la extinción, pero la tendencia creciente de la variable rotacional es básicamente consistente con la que ocurre sin campo magnético.
Cuando el campo magnético aplicado se elimina antes de que finalice la transformación de fase, la transformación de fase volverá inmediatamente al estado en el que no se aplica el campo magnético y la cantidad final de transformación de martensita no cambiará.
La razón por la que el campo magnético externo afecta la transformación de la martensita es que el campo magnético externo hace que la fase de martensita con la máxima fuerza de saturación magnética sea más estable.
Fig. 5 Diagrama termodinámico del aumento del punto Ms provocado por el campo magnético externo
Como se muestra en la Figura 5, la energía libre de la martensita disminuye en el campo magnético, mientras que el campo magnético tiene poco efecto sobre la energía libre de la austenita no ferromagnética.
Por lo tanto, la temperatura de equilibrio de dos fases T0 aumenta y el punto Ms también aumenta. También se puede considerar que el campo magnético externo en realidad compensa parte de la fuerza impulsora química con energía magnética, y la transformación martensítica puede ocurrir por encima del punto Ms debido a la inducción magnética.
Este fenómeno es muy similar a la transformación martensítica inducida por deformación desde un punto de vista termodinámico.
6. Conclusión
A través de la introducción de esta pregunta, deberíamos tener claridad sobre los cinco factores que afectan a la Sra.
Por supuesto, revisar periódicamente estos puntos de conocimiento también desempeñará un papel beneficioso en nuestra comprensión de los puntos de conocimiento.
