鋼製品が非常に高い温度で急速に冷却 (焼き入れ) されると、マルテンサイト鋼として知られる特定の結晶構造が確立されます。この構造は「」として知られています。マルテンサイト、」は、鋼に特定の特別な品質を提供します。これは鉄金属材料の重要な構造であり、特に -Fe 中の炭素の過飽和固溶体を指します。この発見は、ドイツの冶金学者アドルフ マルテンス (1850-1914) によって最初に発見されました。 1890 年代に発見され、後にフランス人 F. オズモンドによって発見者を記念してマルテンサイトと名付けられました。
図 1: マルテンサイト鋼の微細構造の概略図。フェライトやベイナイトも少量見つかる場合があります。
図2：MS 950/1200の微細構造
図 3: 軟鋼、HSLA 350/450、および MS 950/1200 の応力-ひずみ曲線の比較。
以下はマルテンサイトの詳細な分析です。
意味：
加熱のプロセスと、鋼を急速に冷却（消光）して、それ自体がマルテンサイトの結晶構造を生成することで、高い炭素含有量を備えた硬くて堅牢な鋼であるマルテンサイト鋼が生成されます。
1. 主な特徴:
硬度：
マルテンサイト鋼材料にとって非常に困難であることが知られています。消光プロセスは、炭素原子を変形に抵抗する構造に固め、鋼を堅牢で耐久性にします。マルテンサイトの硬度と降伏強度の間には良好な線形関係があるため、2つは同時に議論することができます。
マルテンサイトの硬度：鋼のマルテンサイトの最も重要な特性は、高い硬度と強度です。実験は、マルテンサイトの硬度が、合金化要素含有量ではなく、その炭素含有量によって決定されることを証明しています。
自動車用冷間成形マルテンサイト鋼板の引張強さは1700MPa以上にも達し、冷間成形用鋼板の中で最高強度を誇ります。高張力鋼の中でも最も強度の高い鋼であり、「強靭中の強靭」です。 「硬い」ことに加えて、マルテンサイト鋼には、高い降伏強さ、時効の無さ、優れた冷間曲げ特性と穴拡張特性、良好な溶接性など、多くの利点もあります。
強さ
マルテンサイトの複雑で多様な強化メカニズムには、下部構造の強化、年齢の強化、固形溶液の強化、相変化強化、細かい穀物強化が含まれます。一緒に、これらのシステムはマルテンサイトに並外れた硬度と強さを与えます。鋼の化学組成、熱処理技術、およびその他の要因を調整することにより、マルテンサイトの開発と強化は、実世界の用途で調節でき、より良い機械的特性を備えた鋼を生産します。この種の鋼は強く、重い重量を産むことができます。通常、高圧または摩耗にさらされるブレード、ツール、およびその他のコンポーネントに適用されます。
脆さ
マルテンサイト鋼は堅牢ですが、他の種類の鋼よりも脆いかもしれません。適切に処理されていない場合、衝撃または力の下で割れたり壊れたりする可能性があります。
磁気
マルテンサイトスチールは磁気であり、特定のアプリケーションで役立つ機能です。
耐食性
Mマルテンサイト鋼は、多くの場合、オーステナイト鋼などの他のステンレス鋼よりも耐食性が劣ります。ただし、マルテンサイト鋼の一部のグレードは、軽度の耐食性が必要な環境で依然として使用されています。
熱処理
マルテンサイト鋼は熱処理 (焼き戻し) して硬度と靱性を変えることができるため、メーカーはその品質を特定の用途に合わせて調整できます。
2. 組織形態
スチールには、マルテンサイトには2つの主要な組織形式があります。
Lath Martensite：ほぼ同じサイズのラスが、方向の平行なマルテンサイトバンドル（グループ）に結合されます。鋼の炭素質量画分が0。25％未満の場合、それは主にラスマルテンサイトであるため、低炭素マルテンサイトとも呼ばれます。
フレークマルテンサイト：その3次元形状は、薄い二重凸レンズです。金属顕微鏡の下では、その断面には通常、交差点または竹の葉の形があります。鋼は、炭素質量画分が1。0％を超える場合にほとんどが層状マルテンサイトであるため、高炭素マルテンサイトとしても知られています。
3。形成条件
マルテンサイトの形成には、特定の冷却速度と深いスーパークーリング条件が必要です。具体的には、鋼をオーステナイト状態に加熱し、その後、鋼の臨界冷却速度よりも速い速度でMSポイントの下の温度まで冷却する必要があります。深いスーパークーリングにより、システムの自由エネルギーが削減され、マルテンサイト生産のための十分な位相変換の駆動力も提供されます。
4。パフォーマンスとアプリケーション
性能: マルテンサイト、特に高炭素層状マルテンサイトは、その優れた強度と硬度で有名ですが、硬くて脆い構造でもあります。
用途: 適度な耐食性とともに、高い強度、硬度、耐摩耗性が必要な工業環境では、マルテンサイト系ステンレス鋼がよく使用されます。
・切削工具（抵抗ドリルなど）
・機械部品（自動車部品、医療機器、歯車、シャフトなど）
・航空機部品（例、航空宇宙コンポーネント）
・ブレード（たとえば、はさみ、かみそり）
5. 注意事項
焼入れプロセス中にオーステナイトがマルテンサイトに変化すると、ワークピースの体積が膨張します。これにより内部応力が発生し、焼入れ時に変形や割れが発生しやすくなる原因の一つとなります。温度、冷却速度、鋼の化学組成などの多くの変数が、マルテンサイトの性能と使用に影響を与えます。
一言で言えば、鉄金属材料の重要な構造としてのマルテンサイト鋼は、独自の特性と応用値を持っています。実際のアプリケーションでは、必要な特性を使用してマルテンサイト構造を準備するための特定のニーズに応じて、適切な材料とプロセス条件を選択する必要があります。
マルテンサイト鋼は、並外れた強さと硬度のために、自動車産業で広く使用されています。これらの特性により、特に耐衝撃性と構造的完全性が不可欠な場合、安全性が批判的なコンポーネントに最適です。マルテンサイトの微細構造は、プレス硬化鋼のホットスタンピング中に実現できます。
生産グレードと用途例
| 学年 | 典型的な自動車アプリケーション |
|---|---|
| MS950/1200 | クロスメンバー、サイドイントルージョンビーム、バンパービーム、バンパーレインフォースメント |
| MS 1150/1400 | ロッカーアウターパネル、サイドイントルージョンビーム、バンパービーム、バンパーレインフォースメント |
| MS 1250/1500 | サイドイントルージョンビーム、バンパービーム、バンパーレインフォースメント |
コールドロールされた第1世代のマルテンサイトスチールの仕様
多くの場合、自動車メーカーは、特定の引張強度要件を満たすマルテンサイトスチールグレードを利用します。以下は、コーティングされていないコールドロールされたマルテンサイト鋼を説明するいくつかの一般的な仕様です。
ASTM A980M (英語)：グレード130 [900]、160 [1100]、190 [1300]、および220 [1500]。
VDA239-100：cr 860 y1100t-ms、cr1030y1300t-ms、cr1220y1500t-ms、cr1350y1700t-msなどの用語が含まれます。
SAE J2745：MS 900T/700Y、1100T/860 Y、1300T/1030Y、1500T/1200Yなどのマルテンサイトグレード。
これらの規格は、引張強度と構造性能に関する自動車メーカー特有の要件に対応しています。
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