По-видимому, трудно назвать другую проблему в металловедении, которая вызывала бы такой непреходящий
интерес и была предметом столь оживлённых научных дискуссий, как вопрос о природе мартенситных превращений. Это объясняется не только
тем, что многие мартенситные фазы являются основой высокопрочных материалов, но и особым положением, которое занимает
теория мартенситных превращений в современном материаловедении. Исследование
мартенситных превращений привело к развитию представлений о процессах перестройки кристаллической решётки и этим обусловило
узловое место теории мартенситных превращений в науке о структуре и свойствах кристаллических тел. [1]
Согласно [2]:
Если аустенит переохладить до таких температур, когда γ-решётка несмотря на наличие растворённого в ней углерода, неустойчива,
но скорость диффузии в ней углерода вследствие низких температур так мала, что с ней можно не считаться, то происходит перестройка
решётки без выделения углерода:
Feγ(C)→Feα(C).
При аустенитно-мартенситном превращении происходит только перестройка решётки без изменения концентрации реагирующих фаз.
Превращение является бездиффузионным. Мартенсит в стали есть пересыщенный твёрдый раствор углерода в α-железе с такой
же концентрацией, как и у исходного аустенита. Так как растворимость углерода в α-фазе равна лишь 0,01%, то мартенсит является
пересыщенным твёрдым раствором.
См. Мартенсит.
Две характерные особенности отличают мартенситное превращение от других фазовых превращений:
- бездиффузионность [состав фаз - исходной (аустенита) и конечной (мартенсита), одинаков; при превращении происходит лишь перестройка решётки];
- ориентированность (новая фаза - мартенсит - закономерно ориентирована относительно старой - аустенита); сдвиговый характер превращения приводит
к образованию на поверхности рельефа. Превращение, удовлетворяющее обоим этим условиям, относится к классу превращений, именуемому мартенситным.
Мартенситное превращение обнаружено у многих металлов и сплавов, рассмотрим лишь
мартенситное превращение в стали.
Мартенситное превращение в стали, обладая двумя указанными характерными особенностями, в свою очередь имеет специфические черты, которых нет в
мартенситном превращении других сплавов. Мартенситное превращение в сталях необратимо, т.е. протекая в направлении
Feγ(C)→Feα(C), оно не происходит в обратном направлении по той же бездиффузионной кинетике. Кроме того,
кристалл мартенсита в стали, независимо от температуры, образуется за чрезвычайно короткий отрезок времени, практически мгновенно...
Согласно мартенситной кривой при охлаждении превращение начинается в точке Мн - эта температура определяет температуру начала
превращения аустенита в мартенсит в данной стали.
Углерод интенсивно снижает температуру начала и конца мартенситного превращения. При содержании углерода свыше 0,5% часть
мартенситного превращения распространяется на область отрицательных температур, т.е. при непрерывном охлаждении мартенситное превращение в
сталях с C>0,5% не заканчивается по достижении комнатной температуры.
Некоторые легирующие элементы снижают точку мартенситного превращения, поэтому в некоторых легированных сталях, содержащих достаточное
количество углерода и легирующих элементов, точка Мн расположена ниже 0°C и закалкой можно получить чистую аустенитную структуру. Из этого
следует, что темпераутра образования мартенсита зависит в основном от состава стали.
Температура превращения аустенита в мартенсит не зависит от скорости охлаждения. Однако если скорость охлаждения не влияет на положение
мартенситной точки, то она влияет на протекание мартенситного превращения.
Различают атермический мартенсит, образовавшийся при охлаждении, и изотермический мартенсит, образующийся при постоянной
температуре.
