随着“材料电磁过程”的提出和现代电磁技术的发展，磁场被广泛应用于金属固态相变中。磁场的抑制和突出作用可以使原来复杂甚至混乱的过程变得较为简单，易于直接了解物质本性和科学规律，磁场作用的无接触性，避免了对金属材料的污染。目前，磁场对金属固态相变的影响受到越来越多的科研工作者的重视。
相变过程一般受相变热力学和动力学控制。在金属固态相变中施加磁场，由于各相之间磁各向异性磁化率的不同，影响了吉布斯自由能的大小，从而影响各相稳定性；也会导致磁场下各相受力不同，影响形核、晶粒长大以及晶粒取向，改善组织排列。所以，磁场对改善金属的组织结构，提高材料的性能起到了重要作用。
1.磁场对铁素体相变的影响
在奥氏体向铁素体转变的过程中，磁场的作用可提高铁原子的始态自由能，对相变过程起促进作用。在铁基合金中，磁化作用和相变点会随外加磁场强度的增大而增大，但会使铁素体相的自由能降低，从而使纯铁和铁合金中铁素体相稳定存在。磁场促进铁素体形核和长大，使铁素体百分含量增加，但磁场对铁素体形核率的影响比对晶粒长大速度的影响要大得多。在外加磁场条件下，磁场引起了铁原子d层电子的有序化，提高了电子跃迁的几率，这样，使金属中自由电子数量增加，从而加快了传导传热。但是，外加磁场带来的小幅度冷却速度的变化不会对铁素体相变点产生大的影响，但会阻碍铁素体晶粒的长大，有效的细化晶粒。此外，磁场会对铁素体晶粒取向产生影响。外加磁场会使铁素体晶粒沿外加磁场方向伸长。由于铁素体的长大还受铁素体与奥氏体界面的影响，铁素体晶核往往在奥氏体的三叉晶界处形成，由于铁素体易于沿晶界扩散，而使铁素体晶核沿奥氏体晶界方向快速生长，而与磁场方向成一定角度。在低碳钢发生奥氏体向铁素体转化时，稳恒磁场可明显提高铁素体的体积分数，并能促进铁素体形核，使铁素体晶粒细化和均匀化。基于奥氏体与铁素体不同的磁导率，磁场可使相变后的铁素体和珠光体呈链状。磁场通过增加渗碳体/铁素体界面能和磁致伸缩应变能有效阻止了渗碳体沿马氏体板块边缘和孪晶间界的定向生长可以明显阻止了基体中游离畸变区的形成和生长。
2.磁场对马氏体相变的影响
与无磁场的普通淬火相比，磁场淬火时马氏体的自由能曲线降低了Em(单位马氏体的磁势能)，从而增加了相变温度和平衡相变点间的温度差，对形核壁垒产生影响，使马氏体的临界形核功减小，形核率增加，使马氏体组织细化，且随着磁场的增加会更加显著。此外，金属在外加磁场的作用下，由顺磁性的奥氏体转变为铁磁性的马氏体时，金属的晶格在不同晶向上原子间距变化不同，引起晶格畸变，在组织内产生大量位错胞，抑制马氏体的生长，使马氏体细化，改善了强韧性。同时，马氏体相变温度Ms随之提高。Ms的提高延长了马氏体在较高温度下的停留时间，加之磁场作用下水冷却能力的下降，都促进了马氏体的自回火。
3.磁场对贝氏体、珠光体相变的影响
目前，关于磁场对贝氏体、珠光体相变影响的研究还很少。2004年，有学者对强磁场下贝氏体相变做了初步研究发现，外加强磁场的作用使贝氏体和珠光体转变后体积分数增大，相变开始温度提高。即使是弱磁场也可缩短相变孕育期，相对延长相变时间，增加珠光体转变量，特别是在珠光体相变初期转变量最大，之后转变量在较宽的等温时间内逐渐增加；磁场对相变驱动力的贡献受到磁场作用时间、磁场强度、合金成分、处理条件等多重因素的影响。进一步研究表明，磁场使贝氏体相变开始温度提高最多，所以磁场对贝氏体相变有更大的驱动力。磁场会使珠光体晶粒内部的渗碳体片层随磁通密度的增加趋向于平行排列。但是，10T的强磁场也不能使贝氏体像铁素体那样沿磁场方向生长，更强的磁场是不是可以实现贝氏体的定向生长还有待进一步的研究。磁场产生的晶粒细化作用提高了组织的均匀度。
4.磁场对金属材料性能的影响
交变磁场处理可降低残余应力。有些金属(如铝)在交变磁场中存在着磁致伸缩导致的周期性振动过程。宏观上表现为磁致伸缩振荡，而本质上是畴壁移动和磁化矢量转动的周期性过程。交变磁场可引起磁致振动与局部分布不均匀应力相互作用，使由于塑性变形引起的组织缠结均匀化，从而引起应力释放。交变磁场作用下，磁振动和微区的非均匀应力作用导致的非弹性形变积累使金属内部发生应力松弛过程。
金属材料经磁场淬火处理后，由于磁场加快了奥氏体向马氏体的转变，马氏体量增加，因此提高了其强度。同时，磁场的作用会减弱固溶强化作用，从而使材料的塑性和韧性提高。磁场细化晶粒的作用也提高了韧性和塑性。另外，磁场作用下电导率的差异会导致溶质元素和基体的相对运动，使溶质分布更加均匀，进而提高材料的综合力学性能。
4Cr13钢、65Mn钢、60Si2Mn钢的磁场深冷处理研究发现，磁场明显提高钢的强、硬度的同时，塑性、韧性并不随强度的升高而下降，反而明显提高，表现出明显的强韧化效果。磁场对临界区双相钢组织及性能的影响也是如此。磁场可作为改善冷塑性变形后金属材料力学性能的有效方法。
不同组织之间以及金属表面不同部位之间电极电位的不同，会使金属会因微电池作用受到腐蚀。外加磁场使残余奥氏体基本转变，因此也使两相间的电位差不存在了，抑制了微电池腐蚀。对于碳钢，磁场淬火过程中由于马氏体的碎化，其表面电极电位较高的细小碳化物的析出，提高了钢整体的电极电位，使耐蚀性提高。此外，通过磁场对微合金钢抗腐蚀性能影响研究得出，铁的晶体结构随着磁通密度Φd的增加受到影响，原子排列倾向于平行磁场方向，使金属离子的活度αMn+降低。因此，腐蚀率会随稳恒磁场磁通密度的增加而降低。虽然相变过程中的磁场处理提高了微合金钢的抗腐蚀性，但随磁通密度Φd的增加，抗腐蚀性能提高的幅度降低，通过磁场处理提高微合金钢的抗腐蚀性能有一定的限度。
磁场在金属固态相变中的应用已经日渐广泛，并取得了长足的进展。磁场凭借其独特的作用在改善金属材料性能和新型金属材料的制备中占有一席之地，但磁场的作用机理还有待进一步进行系统研究。相信随着人们对磁场与物质相互作用认识的逐步加深，磁场在金属材料中的应用也将不断拓展。（子云）
