Μαρτενσίτης

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Φακοειδείς λωρίδες («βελόνες») μαρτενσίτη σε κοινό χάλυβα με 0,35% κ.β. C, μετά από βαφή από τους 870°C.

Ο μαρτενσίτης είναι μετασταθής φάση που σχηματίζεται όταν ένας χάλυβας θερμανθεί σε υψηλή θερμοκρασία, ώστε να σχηματιστεί ωστενίτης (γ-Fe), και κατόπιν υποστεί απότομη ψύξη.

Ο μαρτενσίτης έλαβε το όνομά του από τον γερμανό μεταλλουργό Άντολφ Μάρτενς (18501914), που πρώτος παρατήρησε την δομή του μαρτενσίτη στο μικροσκόπιο.

Η δομή του μαρτενσίτη είναι βελονοειδής. Σε χάλυβες με λιγότερο από 0,4% κ.β. C, ο μαρτενσίτης έχει την μορφή λωρίδων, ενώ σε χάλυβες με περισσότερο από 0,6% κ.β. C, ο μαρτενσίτης έχει την μορφή πιο λεπτών πλακιδιών. Σε χάλυβες με περιεχόμενο άνθρακα μεταξύ 0,4 και 0,6% κ.β., παρατηρούνται φακοειδείς λωρίδες και λεπτά πλακίδια. Ο μαρτενσίτης παρουσιάζει επίσης εσωτερική δομή που χαρακτηρίζεται από διδυμίες και έντονη παρουσία διαταραχών (κρυσταλλικών ατελειών).

Η απότομη ψύξη του χάλυβα, που είναι γνωστή ως «βαφή», προκαλεί τον μαρτενσιτικό μετατοπιστικό μετασχηματισμό: τα άτομα του άνθρακα δεν προλαβαίνουν να μετακινηθούν από τις οκταεδρικές θέσεις του ωστενιτικού πλέγματος. Το πλέγμα μετασχηματίζεται από κυβικό εδροκεντρωμένο (γ-Fe) σε τετραγωνικό χωροκεντρωμένο, στο κέντρο του οποίου βρίσκεται ο άνθρακας.

Σχηματική παράσταση της δημιουργίας φακοειδών λωρίδων («βελόνων») μαρτενσίτη μέσα σε κόκκους ωστενίτη.

Η παρουσία του άνθρακα σε οκταεδρικές θέσεις παρεμβολής προκαλεί ασύμμετρη παραμόρφωση στο κρυσταλλικό πλέγμα. Οι λωρίδες και τα πλακίδια του μαρτενσίτη έχουν πολύ μικρό μέγεθος σε σύγκριση με τους μητρικούς κόκκους του ωστενίτη, με συνέπεια την σημαντική αύξηση της σκληρότητας του χάλυβα. Επίσης, τα πολλά νέα όρια στην μικροδομή του μαρτενσίτη εμποδίζουν την μετακίνηση των διαταραχών και συμβάλλουν έτσι στην αύξηση της σκληρότητας του χάλυβα.

Η βαφή του χάλυβα προκαλεί συχνά παραμορφώσεις και μικρορωγματώσεις λόγω συσσώρευσης τοπικών τάσεων. Ο βαμμένος χάλυβας γίνεται ψαθυρός από τον περιεχόμενο μαρτενσίτη, και αυτό μπορεί να κάνει το υλικό ακατάλληλο για πολλές εφαρμογές. Γι' αυτό και η κατεργασία της βαφής συνήθως συνοδεύεται από επαναφορά σε θερμοκρασίες 150–650°C, ώστε να γίνει και πάλι ο χάλυβας όλκιμος με μικρή μείωση της σκληρότητάς του.

Παρόμοιοι μαρτενσιτικοί μετασχηματισμοί παρατηρούνται και σε άλλα κράματα (π.χ. Cu–Zn, Cu–Sn, Ti–Mo, Au–Cu, κ.ά.), αλλά δεν συνοδεύονται από αύξηση της σκληρότητας του υλικού. Ο μαρτενσιτικός μετασχηματισμός είναι επίσης μεγάλης σημασίας για τα κράματα μνήμης σχήματος (Cu–Zn–Al, Cu–Al–Ni, Fe–Mn–Si, Ni–Ti, κ.ά.).

Εξωτερικοί σύνδεσμοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]