采用金相法测定钢的MS点

1、金相法测定钢的MS点摘要：目前计算钢MS点的公式属于多元一次方程，即认为MS点与钢的化学成分间存在线性关系。但是人们普遍认为这种表达方式并不精确，用它们预测钢的MS点会产生较大误差。本次试验采用金相法来测定钢的MS点，两次等温后利用回火马氏体与淬火马氏体的显微组织区别判定MS点，试验分成粗测和精测两部分，使实验结果可靠性大大提高。关键词：金相法 马氏体转变 MS点 一、引言钢的马氏体转变开始温度,即MS点,反映了过冷奥氏体开始发生马氏体转变时的最高温度，对工件热处理工艺的制定及热处理后的质量和性能有很大影响，在生产中具有重要意义。多年来人们一直希望找到一种合适的方法对它进行预测。钢中的合金元素

2、对钢的相变热力学和动力学都有重要的影响，其中也包括MS点。可以认为：钢的成分决定了它的 MS点。从这种认识出发，许多学者根据收集的资料提出了计算点的经验公式1-6J，以此来预测新钢种的MS点，如表1所示资料提出了计算 MS点的经验公式1-6J，以此来预测新钢种的MS 点：此外还有波波公式Ms（）=520-320C-50Mn-30Cr-20（Ni+Mo）-5（Cu+Si）适用于碳钢司替海-海莱司公式Ms（）=561-474C-33Mn-17（Cu+Ni）-21Mo，适用于中碳合金钢从表中可以看到，多数经验公式属于多元一次方程，即认为MS点与钢的化学成分间存在线性关系。但是人们普遍认为这种表达方式

3、并不精确，用它们预测钢的MS点会产生较大误差。现在普遍采用金相法、硬度法、磁性法、电阻法、膨胀法来测定钢的MS点。本次实验采用金相法来测定钢的MS点。金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法之一，特别是在金属材料的研究领域占有很重要的地位。而金相显微镜是进行显微分析的主要工具，利用金相显微镜在专门制备的试样上观察材料的组织和缺陷的方法，称为金相显微分析。显微分析可以观察、研究材料的组织形貌、晶粒大小、非金属夹杂物（如氧化物、硫化物等）在组织中的数量和分布情况等，即可以研究材料的组织结构与其化学成分(组成)之间的关系，确定各类材料经不同加工工艺处理后的显微组织，可以判别材料质量的优劣等。二、

4、实验1基本原理首先，要根据经验公式估算出所选试样的MS点的近似值。测定时，将A化后的试样迅速投入预先估计的Ms温度的热容中，等温23分钟后，再将试移到比第一个热容高20的热容中保持一定时间，最后淬入盐水中。假如第一个热容的温度高于该钢的Ms点，则在两个热容中等温时过冷A都不发生转变，只有淬入盐水后才转变为M。因此，在显微镜下观察到的只是白亮的（淬火）M组织；反之，如果有一个热容的温度低于Ms温度，则试样投入热容后将有部分过冷A转变成M，而在第二个热容中保温时，已转变的M将被回火，而未转变的过冷A在随后淬冷时将变为M，所以其显微组织为暗黑色的回火M加白亮的淬火M。多次调整热容温度，使事先经处理后

5、得组织几乎全部是淬火M和很少得回火M，这时第一个热容的温度就近似地代表了钢的Ms点。本实验以 40#钢 为例2实验要求2.1试样成分40钢 标准：GB/T 699-1988碳 C ：0.40硅 Si：0.21锰 Mn：0.62硫 S ：0.035磷 P ：0.035铬 Cr：0.25镍 Ni：0.25铜 Cu：0.252.2试样规格标准圆柱形，直径为16mm，高度为10mm2.3试样表面要求试样表面光滑、无明显缺陷。3实验设备1、 金相显微镜2、 加热炉保温炉若干3、 盐水浴4、 试样切割机、砂轮机、预磨机、抛光机、抛光粉5、 不同型号的金相砂纸6、 3%硝酸酒精溶液、酒精7、 棉花、吹风机等

6、。4试样MS点预估计算波波公式Ms（）=520-320C-50Mn-30Cr-20（Ni+Mo）-5（Cu+Si）适用于碳钢预估MS点=520-3200.4-500.62-300.25-200.25-5(0.25+0.21)=346.25实验步骤第一步：大致测定MS点将制作好的若干试样投入到加热炉中，将加热炉温度设置为900（高于A1点），等温一段时间使 充分A化。测定时，准备多个等温炉，以预估MS点为基准，上下浮动100，每级相差20。将A化后的试样迅速投入预先准备的热容中，等温23分钟后，再将试移到比第一个热容高20的热容中保持一定时间，具体如表一所示：A化后保温图表一试样编号A化后第一次

7、等温温度T1第二次等温温度T21预估MS点+100，即446预估MS点+120，即4662预估MS点+80，即426预估MS点+100，即4463预估MS点+60，即406预估MS点+80，即4264预估MS点+40，即386预估MS点+60，即4065预估MS点+20，即366预估MS点+40，即3866预估MS点，即346预估MS点+20，即3667预估MS点-20，即326预估MS点，即3468预估MS点-40，即306预估MS点-20，即3269预估MS点-60，即286预估MS点-40，即30610预估MS点-80，即266预估MS点-60，即28611预估MS点-100，即246预

8、估MS点-80，即266T1:预估的MS点 T2:比T1高20 盐水20一次等温冷却（淬火）二次等温试样热处理流程图最后将编号1-11的所有试样依次淬入盐水中，记录试样编号，一段时间后取出用棉花擦干。假如第一个热容的温度高于该40钢的Ms点，则在两个热容中等温时过冷A都不发生转变，只有淬入盐水后才转变为M。因此，在显微镜下观察到的只是白亮的（淬火）M组织；反之，如果有一个热容的温度低于Ms温度，则试样投入热容后将有部分过冷A转变成M，而在第二个热容中保温时，已转变的M将被回火，而未转变的过冷A在随后淬冷时将变为M，所以其显微组织为暗黑色的回火M加白亮的淬火M。然后按试样编号依次用金相显微镜依次

9、观察试样的表面组织，经过比较，试样6中全为淬火马氏体，试样7几乎全部是淬火M和很少得回火M的试样，所以选取试样7，这时326就近似代表了40钢的Ms点。附：回火马氏体和淬马氏体显微组织板条马氏体：在低、中碳钢及不锈钢中形成，由许多相互平行的板条组成一个板条束，一个奥氏体晶粒可转变成几个板条束（通常3到5个）。 回火马氏体:淬火马氏体回火时，碳已经部分的从固溶体中析出并形成了过渡碳化物此时的基体组织。它是马氏体的一种回火组织，其固溶体仍有一定的碳的过饱和度，仍是一种亚稳组织。淬火马氏体显微组织 回火马氏体显微组织 第二步：精确测定MS点在326保温时已经出现了 A M 的转变，即326略低于40

10、钢的MS点，其真正的的MS点处于326346这个范围内，为此进行进一步的试验，每级相差5，故本次试样测得的MS点误差小于5。将制作好的若干试样投入到加热炉中，将加热炉温度设置为900（高于A1点），等温一段时间使 充分A化。测定时，准备多个等温炉，将A化后的试样分别迅速投入预先设计的热容中，等温23分钟后，再将试移到比第一个热容高5的热容中保持一定时间，具体如表一所示：A化后保温图表二试样编号A化后第一次等温温度T1第二次等温温度T21234635113341346143363411533133616326331两次等温结束后依次淬如入盐水中，记录好试样及编号，取出后用棉花球擦干。然后按试样编

11、号依次用金相显微镜依次观察试样的表面组织，经过比较，试样14中全为淬火马氏体，试样15几乎全部是淬火M和很少得回火M的试样，所以选取试样15，这时331就代表了40钢的Ms点。三、实验分析与讨论奥氏体快速冷却（大于临界冷却速度）至某一温度以下才能发生马氏体相变，这一温度称为马氏体相变开始点，以MS点表示。当奥氏体过冷到MS点以下某一温度时马氏体相变立即开始，不需要孕育期，并且以极大的速度进行。但在此温度下马氏体相变很快停止，即马氏体转变量不再增加。为使马氏体相变得以继续进行，必须不断地降低温度。如停止继续降低温度，马氏体相变则立即停止。即马氏体相变是在不断降温条件下进行的，马氏体转变量是温度的

12、函数，而与等温时间无关。曲线B:若第一次等温温度低于MS点，则试样投入热容后将有部分过冷A转变成M，而在第二个热容中保温时，已转变的M将被回火，而未转变的过冷A在随后淬冷时将变为M，所以其显微组织为暗黑色的回火M加白亮的淬火M。第一次等温温度越低，最终产生的回火马氏体会越多，经磨光、抛光、腐蚀处理后的试样表面在金象显微镜下越呈暗色。曲线C： 若第一个等温的温度高于该40钢的Ms点，则在两个热容中等温时过冷A都不发生转变，只有淬入盐水后才转变为M。因此，在显微镜下观察到的只是白亮的（淬火）M组织；因回火马氏体与淬火马氏体易区分，根据观察得到的组织，经过细致的比较，选取盐水淬火后组织几乎全部是淬火M和很少得回火M的试样，此时试样的第一次等温温度即钢的MS点。采用两次对比测定，是为了更加可靠地测定钢的MS点，本实验的误差只有5，对于大部分科研和工业用途已经足够。参考文献：1、 徐洲，赵连成. 金属固态相变原理. 科学出版社，20042、 徐祖耀. 相变原理. 科学出版社，19993、 王温银，史月丽，顾永琴. 材料实验技术，20084