Мартензит

Лична карта:
Име: челик Датум рођења: почетак 1. века п. н. е. Годишња производња: 1,13 милијарди тона (у 2005. години)
Физичко-хемијске особине:
Специфична тежина: 7850 kg/m³
Алотропске модификације железа:
α-железо (ПРОСТЦК — Просторно центрирана кубна решетка) γ-железо (ПОВЦК — Површински центрирана кубна решетка) δ-железо (ПРОСТЦК — Просторно центрирана кубна решетка) ξ-железо (ХГР — Хаксагонална густосложена решетка)
Микроконституенти у челику и гвожђу:
Аустенит Бeинит Мартензит Цементит (Fe-карбид; Fe3C) Ледебурит (еутектичка фаза са 4,3% угљеника карактеристична само за гвожђе) Ферит Перлит

Мартензит (име је добио по немачком металургу Адолфу Мартенсу (1850-1914)) је свака кристална структура која се добије субститутивном трансформацијом, у супротности са много споријом дифузивном трансформацијом. Када се посматра у попречном пресеку, кристална зрна, која су облика сочива, виде се као игле. Мартензит је врло чврсти микроконституент челика (легура железа и угљеника) који се формира брзим хлађењем аустенита, толико брзим да атоми угљеника немају времена за дифузију. Уопштено гледано мартензит је презасићени чврсти раствор угљеника у алфа железу, односно тетрагонални “ферит” (кристалографска релација између аустенита мартензита и ферита).

1890-тих година, Мартенс је изучавао узорке различитих челика под микроскопом, а открио је да су најчвршћи челици имали правилну кристалну структуру. Он је био први који је објаснио узрок велике различитости у механичким особинама разних врста челика. Мартензитне структуре су од тада пронађене у многим другим практичним материјалима.

Мартензит има различиту кристалну структуру (тетрагоналну) од површински центриране кубне решетке аустенита, из којег се и формира, али има идентичан хемијски састав. Прелаз из једне у другу структуру захтева веома мало енергије термалне активације. Мартензит има мању густину од аустенита, тако да мартензитне трансформације имају за последицу релативну промијену запремине узорка. Ова особина се може најлашке приметити на јапанским самурајским мачевима, катанама. Хлађење узрокује формирање мартензита више по ивици оштрице, него на тупом дијелу мача; како се ивица шири, острица поприма благо закривљени облик.

Настајање лећастих плочица у зрнима аустенита

Мартензит није приказан на фазном дијаграму гвожђе-угљеник, јер је мартензит изразито метастабилна фаза. У ту сврху се користе изотермални, односно тзв. ТТТ дијаграми (енгл. Time-Temperature-Transformation). Пошто се физичко-хемијски процеси убрзавају на већим температурама (Аренијусов закон - Сванте Август Аренијус 19.02.1859. – 2.10.1927), мартензит деградира под утицајем топлоте.

Зависност почетне (M_s) и крајње (M_f) температуре настајања мартензита од масеног удела угљеника.

Види још

• Наука о материјалима
• Челик за опруге

Спољашње везе

• Crystal Structure of Cementite, Cambridge University Архивирано на сајту Wayback Machine (24. август 2006) (језик: енглески)

Литература:

• H. Schuman, H. Oettel, "Metallografie", WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2005