| Martensiitti |
|---|
| Rauta-hiiliseosten faasit |
|
| Rauta-hiiliseosten rakenteet |
|
| Tulla |
|
| valurauta |
|
Martensiitti on neulamainen (lamellaarinen) sekä lista (paketti) -tyyppinen mikrorakenne, joka havaitaan karkaistuissa metalliseoksissa ja joissakin puhtaissa metalleissa , joille on ominaista polymorfismi . Martensiitti on karkaistun teräksen tärkein rakennekomponentti ; on tilattu ylikyllästetty kiinteä hiilen liuos α-raudassa, jonka pitoisuus on sama kuin alkuperäisellä austeniitilla . Metallien ja metalliseosten muistivaikutus liittyy martensiitin muuttumiseen lämmityksen ja jäähdytyksen aikana. Nimetty saksalaisen metallurgin Adolf Martensin mukaan . Analogisesti termi voi viitata myös mihin tahansa kiderakenteeseen, joka on muodostettu diffuusiottomalla muutoksella .
Martensiitin muodostumisen fysikaalinen mekanismi eroaa pohjimmiltaan muiden prosessien mekanismista, joka tapahtuu teräksessä lämmityksen ja jäähdytyksen aikana. Muita prosesseja ovat diffuusio , eli atomit liikkuvat hitaalla nopeudella, esimerkiksi austeniitin hitaan jäähtymisen aikana syntyy ferriittiä ja sementiittiä (Fe 3 C) kideytimiä , joihin diffuusion seurauksena kiinnittyy lisäatomeja. , ja lopuksi koko tilavuus saa perliitti- tai ferriitti-perliittirakenteen . Martensiittinen muunnos on diffuusioton (leikkausmuunnos), atomit liikkuvat suurella nopeudella leikkausmekanismin läpi, etenemisnopeus on noin tuhat metriä sekunnissa.
Martensiitin kiderakenne on tetragonaalinen , yksikkökenno on suorakulmaisen suuntaissärmiön muotoinen, rautaatomit sijaitsevat solun kärjessä ja keskustassa, hiiliatomit ovat solujen tilavuudessa. Rakenne on epätasapainoinen ja siinä on suuria sisäisiä jännityksiä , jotka määräävät pitkälti martensiittisen rakenteen omaavien terästen korkean kovuuden ja lujuuden .
Kun martensiittisen rakenteen omaavia teräksiä kuumennetaan, tapahtuu hiiliatomien diffuusio-uudelleenjakauma. Kaksi faasia esiintyy teräs- ferriitissä , joka sisältää hyvin vähän hiiltä (jopa 0,02 painoprosenttia ) ja sementiitissä (6,67 painoprosenttia hiiltä). Ferriitin yksikkökenno on kuution muotoinen, rautaatomit sijaitsevat kuution kärjessä ja keskellä ( runkokeskeinen rakenne), sementiitillä on rombinen rakenne. Sementiitin yksikkökenno on suorakaiteen muotoisen suuntaissärmiön muotoinen .
Martensiitin kidehilaa yhdistävät jatkuvat kristallografiset suhteet alkuperäisen austeniittirakenteen hilan kanssa, eli tasot, joilla on tietyt kristallografiset indeksit martensiittirakenteessa, ovat yhdensuuntaisia austeniittirakenteen tiettyjen indeksien tasojen kanssa. Martensiitin ja austeniitin hilan kristallografisten suuntien välinen suhde on samanlainen.
1. Lamellarinen tai neulamainen (kaksois)martensiitti, joka muodostuu hiili- ja seosteräksiin martensiittisen muutoksen alkamislämpötilassa alle 200 °C. Tässä tapauksessa muodostetuilla martensiittilevyillä on lisääntyneen syövytyksen keskiviiva, jota kutsutaan keskiribaksi . Keskiriba koostuu suuresta määrästä kaksosia pitkin {112} tasoja, joiden paksuus on 5–30 nm.
2. Lista tai muutoin pakkaus (dislokaatio) martensiitti, tyypillinen vähähiiliselle, keskihiiliselle ja runsasseosteisille teräksille , joiden martensiittisen muutoksen alkamislämpötila on yli 300 °C. Tässä tapauksessa martensiittikiteet ovat ohuita, 0,2–2 µm paksuja ja yhteen suuntaan pitkänomaisia rimoja. Toistensa suuntaisten kiskojen keskittyminen muodostaa paketteja. Listat on erotettu toisistaan ohuilla, 10–20 nm paksuilla, jäännösausteniitin välikerroksilla.
Yhden tai toisen rakennetyypin martensiitin muodostuminen määräytyy sen muodostumislämpötilan mukaan, joka riippuu lejeeringin koostumuksesta ja muista tekijöistä. Merkittävä aikaväli martensiittisen muutoksen alun ja lopun lämpötilan välillä johtaa kahden tyyppisen martensiitin esiintymiseen teräksissä, jotka muodostuvat eri lämpötiloissa. Austeniitin alhainen lujuus korkeassa lämpötilassa edistää listan martensiitin muodostumista, ja lämpötilan laskussa, kun austeniitin lujuus on korkeampi, lamellimartensiitin osuus kasvaa [1] .
On myös vähähiilisiä martensiittisiä teräksiä, joissa muodostuu vain listatyyppistä martensiittia, eikä siinä ole jäännösausteniittia. Tällaisten terästen martensiittisen muutoksen alkamislämpötila on noin 400 °C.
Lath martensiitilla on lisääntynyt rentoutumiskyky.
Martensiittista muutosta jäähtymisen aikana ei tapahdu vakiolämpötilassa, vaan tietyllä lämpötila-alueella, kun taas muunnos ei ala austeniitin hajoamislämpötilassa tasapainoolosuhteissa , vaan useita satoja asteita alempana. Muutos päättyy selvästi huoneenlämpötilaa alhaisempaan lämpötilaan. Teräsrakenteen martensiittisen muutoksen lämpötila-alueella on siis martensiitin ohella myös jäännösausteniittia. Sekä martensiittisen muutoksen alun että lopun lämpötilat voivat riippua voimakkaasti seosainepitoisuuksista.
Teräksen plastisen muodonmuutoksen aikana martensiittisen muutoksen lämpötiloissa martensiitin määrä kasvaa. Joissakin tapauksissa myös elastinen muodonmuutos vaikuttaa . On mahdollista muuttaa austeniitti martensiitiksi huoneenlämpötilassa plastisen muodonmuutoksen vaikutuksesta.
Rauta-hiili-seosten lisäksi martensiittista muutosta havaitaan myös joissakin muissa materiaaleissa, esimerkiksi titaaniin (Ti) pohjautuvissa seoksissa (tyyppien VT6, VT8, VT14 seokset), kuparissa (Bramts 9-3 tyypin pronssi) ), muotomuistimateriaalit , oksidimateriaalit (ZrO 2 ).