Мартенсит. Структура мартенсита

Мартенсит (от имени немецкого металлурга Адольфа Мартенса; Adolf Martens, 1850-1914) - микроструктура игольчатого вида, наблюдаемая в некоторых закалённых металлических сплавах и чистых металлах, которым свойственны полиморфные превращения. Мартенсит – основная структурная составляющая закалённой стали; представляет собой перенасыщенный твёрдый раствор углерода в α-железе такой же концентрации, как и у исходного аустенита. Мартенситной структуре соответствует наиболее высокая твёрдость стали.

С превращением мартенсита при нагреве и охлаждении связан "эффект памяти" металлов и сплавов: в своё время Г.В. Курдюмов и Л.Г. Хандрос (1949 г.) обнаружили явление, названное ими "термоупругий мартенсит", заключающееся в том, что локальная деформация, возникшая при прямом превращении, полностью исчезает при обратном. Этот эффект оказался практически важным, и, используя его, был создан новый класс сплавов, обладающих так называемым "эффектом памяти формы". Если сплав продеформировать при температуре ниже точки Мн, т.е. в мартенситном состоянии, а затем нагреть выше точки Ан (т.е. вызвать обратное превращение по мартенситному механизму), то сплав примет прежнюю до деформации форму.

Мартенсит не представлен на диаграмме состояния железо-углерод, потому что это метастабильная фаза.

Для мартенсита характерна особая микроструктура. Кристаллы мартенсита представляют собой пластины, расположенные параллельно или пересекающиеся под определёнными углами (60 и 120 градусов). В плоскости шлифа эти пластины имеют вид иглы, поэтому для описания вида микроструктуры мартенсита вполне применим термин "игольчатость" - "крупноигольчатый мартенсит", "мелкоигольчатый мартенсит" и т.д.

Различают атермический мартенсит, образовавшийся при охлаждении, и изотермический мартенсит, образующийся при постоянной температуре.

Итак, в стали к образованию объёмноцентрированной кубической фазы - мартенсита - приводит резкая закалка аустенита (γ-железа, имеющего ГЦК-решётку). В присутствии углерода мартенсит имеет объёмноцентрированную тетрагональную решётку (ОЦТ), степень тетрагональности которой зависит от содержания углерода. Образование мартенсита происходит в результате бездиффузного (мартенситного) превращения. Вопросы перераспределения атомов углерода в решётке мартенсита стали рассмотрены в [2].

В работе [3] рассмотрены особенности тонкого строения мартенсита, определяющие его свойства, основные способы повышения прочности и сопротивления хрупкому разрушению сталей со структурой мартенсита. Описаны изменения свойств стали в связи с получением особо мелкого зерна аустенита при термомеханической обработке, деформационном старении мартенсита, в том числе с использованием гидроэкструзии. Изложены общие сведения о мартенситно стареющих сталях, отпуске под нагрузкой, упрочнении метастабильных аустенитных сталей. Рассмотрены физические причины упрочнения сталей со структурой мартенсита.

А в статье [4] излагаются результаты электронномикроскопического исследования структурных изменений при старении мартенсита трёхкомпонентных и более сложных сплавов.