| martenzit |
|---|
| A vas-szén ötvözetek fázisai |
|
| Vas-szén ötvözetek szerkezetei |
|
| Válik |
|
| öntöttvas |
|
A martenzit egy éles (lamelláris) és egy léc (csomag) típusú mikrostruktúra, amely edzett fémötvözetekben és egyes tiszta fémekben figyelhető meg , amelyekre polimorfizmus jellemző . A martenzit az edzett acél fő szerkezeti eleme ; a szén rendezett túltelített szilárd oldata α-vasban, amelynek koncentrációja megegyezik az eredeti ausztenit koncentrációjával . A fémek és ötvözetek memóriahatása a martenzit átalakulásával jár a melegítés és hűtés során . Nevét Adolf Martens német kohászról kapta . Analógia útján ez a kifejezés bármely kristályszerkezetre is utalhat, amely diffúziómentes átalakulással jön létre .
A martenzit képződésének fizikai mechanizmusa alapvetően különbözik az acélban a melegítés és hűtés során végbemenő egyéb folyamatok mechanizmusától. Más folyamatok a diffúzió , vagyis az atomok kis sebességgel mozognak, például az ausztenit lassú lehűlése során ferrit és cementit (Fe 3 C) kristálymagok jönnek létre , amelyekhez a diffúzió következtében további atomok kapcsolódnak. , és végül a teljes kötet perlit vagy ferrit-perlit szerkezetet kap . A martenzites átalakulás diffúziómentes (nyíró transzformáció), az atomok nagy sebességgel mozognak a nyíró mechanizmuson keresztül, a terjedési sebesség körülbelül ezer méter másodpercenként.
A martenzit kristályszerkezete tetragonális , az egységcella téglalap alakú paralelepipedon alakú, a vasatomok a sejt csúcsaiban és középpontjában, a szénatomok a sejtek térfogatában helyezkednek el. A szerkezet nem egyensúlyi, nagy belső feszültségek vannak benne , ami nagymértékben meghatározza a martenzites szerkezetű acélok nagy keménységét és szilárdságát .
A martenzites szerkezetű acélok hevítésekor a szénatomok diffúziós újraeloszlása következik be. Két fázis jelenik meg a nagyon kevés szenet tartalmazó acél- ferritben (legfeljebb 0,02 tömeg % ) és a cementitben (6,67 tömeg% szén). A ferrit egységcellája kocka alakú , a vasatomok a kocka csúcsaiban és közepén helyezkednek el ( testközpontú szerkezet), a cementit rombuszos szerkezetű. A cementit egységcellája téglalap alakú paralelepipedon alakú .
A martenzit kristályrácsát állandó krisztallográfiai kapcsolatok kötik össze az eredeti ausztenit szerkezet rácsával, vagyis a martenzit szerkezetben bizonyos krisztallográfiai indexű síkok párhuzamosak az ausztenit szerkezet bizonyos indexű síkjaival. Hasonló a kapcsolat a martenzit és az ausztenit rácsában a krisztallográfiai irányok között.
1. Lamellás vagy hegyes (iker) martenzit, amely szén- és ötvözött acélokban a martenzites átalakulás kezdetének hőmérsékletén 200 °C alatt képződik. Ebben az esetben a kialakított martenzitlemezeken van egy megnövelt marathatóságú középső vonal, amelyet középbordának nevezünk . A középső borda a {112} síkok mentén nagyszámú ikerből áll, amelyek vastagsága 5-30 nm.
2. Léc vagy más módon tömörítő (diszlokációs) martenzit, jellemző alacsony szén-, közepes széntartalmú és erősen ötvözött acélokra , amelyeknél a martenzites átalakulás kezdetének hőmérséklete 300 °C felett van. Ebben az esetben a martenzit kristályok vékony, 0,2–2 µm vastag lécek, amelyek egy irányban megnyúltak. Az egymással párhuzamos sínek koncentrációja csomagokat alkot. A léceket 10-20 nm vastag, megtartott ausztenit vékony közbenső rétegei választják el egymástól.
A martenzit egyik vagy másik szerkezeti típusának kialakulását a kialakulásának hőmérséklete határozza meg, amely az ötvözet összetételétől és egyéb tényezőktől függ. A martenzites átalakulás kezdete és végének hőmérséklete közötti jelentős intervallum kétféle martenzit jelenlétéhez vezet az acélokban, amelyek különböző hőmérsékleteken képződnek. Az ausztenit alacsony szilárdsága magas hőmérsékleten hozzájárul a lécmartenzit kialakulásához, és a hőmérséklet csökkenésével, amikor az ausztenit szilárdsága nagyobb, a lamellás martenzit aránya nő [1] .
Vannak alacsony széntartalmú martenzites acélok is, amelyekben csak léc típusú martenzit képződik, és nincs visszatartott ausztenit. Az ilyen acélok martenzites átalakulásának kezdeti hőmérséklete körülbelül 400 °C.
A lécmartenzit fokozott relaxációs képességgel rendelkezik.
A hűtés során a martenzites átalakulás nem állandó hőmérsékleten, hanem egy bizonyos hőmérsékleti tartományban megy végbe, míg az átalakulás nem az ausztenit bomlási hőmérsékletén kezdődik egyensúlyi körülmények között , hanem több száz fokkal alacsonyabb hőmérsékleten. Az átalakulás jóval szobahőmérséklet alatti hőmérsékleten ér véget. Így az acélszerkezetben a martenzites átalakulás hőmérsékleti tartományában a martenzittel együtt maradék ausztenit is található. A martenzites átalakulás kezdetének és végének hőmérséklete erősen függhet az ötvözőelemek koncentrációjától.
Az acél plasztikus deformációja során a martenzites átalakulás hőmérsékletén a martenzit mennyisége megnő. Egyes esetekben a rugalmas deformáció is érintett . Az ausztenit szobahőmérsékleten, plasztikus deformáció hatására martenzitté alakítható.
A vas-szén ötvözetek mellett a martenzites átalakulás más anyagokban is megfigyelhető, például a titán (Ti) ötvözetekben (VT6, VT8, VT14 típusú ötvözetek), rézben (BrAMts 9-3 típusú bronz) ), alakmemória anyagok, oxid anyagok ( ZrO 2 ).