Мартенсит - Martensite
| Стали |
|---|
 |
| Микроструктуры |
| Классы |
| Другие материалы на основе железа |
Мартенсит это очень жесткий форма стали кристаллическая структура. Назван в честь немецкого металлург Адольф Мартенс. По аналогии термин может также относиться к любой кристаллической структуре, которая образована бездиффузионное преобразование.[1]
Характеристики
Мартенсит образуется в углеродистые стали быстрым охлаждением (закалка ) из аустенит форма утюг с такой высокой скоростью, что атомы углерода не успевают диффундировать из кристаллической структуры в достаточно больших количествах, чтобы образовать цементит (Fe3C). Аустенит - это гамма-фазное железо (γ-Fe), твердый раствор железа и легирование элементы. В результате закалки гранецентрированная кубическая аустенит превращается в сильно деформированный Телоцентрированный тетрагональный форма, называемая мартенситом, перенасыщенный с углерод. Возникающие в результате деформации сдвига приводят к появлению большого количества дислокаций, что является основным механизмом упрочнения сталей. Самая высокая твердость перлитный сталь 400Бринелль, тогда как мартенсит может достигать 700 по Бринеллю.[2]
Мартенситный реакция начинается во время охлаждения, когда аустенит достигает начальной температуры мартенсита (Ms), а исходный аустенит становится механически нестабильным. По мере закалки образца все больший процент аустенита превращается в мартенсит до тех пор, пока не снизится температура превращения Mж достигается, когда преобразование завершается.[1]
Для эвтектоид В стали (0,78% C) останется от 6 до 10% аустенита, называемого остаточным аустенитом. Процент остаточного аустенита увеличивается от незначительного для стали с содержанием углерода менее 0,6% до 13% остаточного аустенита при 0,95% углерода и 30–47% остаточного аустенита для стали с содержанием углерода 1,4%. Для создания мартенсита необходима очень быстрая закалка. Для эвтектоидной углеродистой стали тонкого сечения, если закалка, начиная с 750 ° C и заканчивая 450 ° C, происходит за 0,7 секунды (скорость 430 ° C / с), перлит не образуется, и сталь будет мартенситной с небольшое количество остаточного аустенита.[2]
Для стали с содержанием углерода 0–0,6% мартенсит имеет вид планка и называется реечным мартенситом. Для стали с содержанием углерода более 1% она образует пластинчатую структуру, называемую пластинчатым мартенситом. Между этими двумя процентами физический внешний вид зерен представляет собой смесь двух. Прочность мартенсита снижается по мере увеличения количества остаточного аустенита. Если скорость охлаждения ниже, чем критическая скорость охлаждения, некоторое количество перлита будет образовываться, начиная с границ зерен, где он будет прорастать до зерна, пока Ms При достижении температуры оставшийся аустенит превращается в мартенсит примерно с половиной скорости звука в стали.
В определенных легированные стали, мартенсит может быть образован обработкой стали при Ms температура закалкой ниже Ms и затем обработка пластической деформацией до уменьшения площади поперечного сечения от 20% до 40% от исходной. Плотность дислокаций до 1013/см2. Большое количество дислокаций в сочетании с выделениями, которые образуются и закрепляют дислокации на месте, создают очень твердую сталь. Это свойство часто используется в закаленной керамике, такой как оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия и в специальных сталях, таких как TRIP стали. Таким образом, мартенсит может быть вызван термическим воздействием или напряжением.[1][3]
Для роста мартенситной фазы требуется очень мало термического энергия активации потому что процесс представляет собой бездиффузионное преобразование, которое приводит к тонкой, но быстрой перестройке атомных позиций и, как известно, происходит даже при криогенный температуры.[1] Мартенсит имеет более низкую плотность, чем аустенит, поэтому мартенситное превращение приводит к относительному изменению объема.[4] Значительно большее значение, чем изменение громкости, имеет деформация сдвига, который имеет величину около 0,26 и определяет форму пластин мартенсита.[5]
Мартенсит не проявляется в равновесии. фазовая диаграмма системы железо-углерод, потому что это не равновесная фаза. Равновесные фазы образуются при медленных скоростях охлаждения, что дает достаточно времени для диффузии, тогда как мартенсит обычно образуется при очень высоких скоростях охлаждения. Поскольку химические процессы (достижение равновесия) ускоряются при более высокой температуре, мартенсит легко разрушается под воздействием тепла. Этот процесс называется закалка. В некоторых сплавах эффект снижается за счет добавления таких элементов, как вольфрам которые препятствуют зарождению цементита, но чаще всего зародышеобразование продолжается для снятия напряжений. Так как закалку трудно контролировать, многие стали закаливают для получения избыточного количества мартенсита, а затем отпускают для постепенного снижения его концентрации до тех пор, пока не будет достигнута предпочтительная структура для предполагаемого применения. Игольчатая микроструктура мартенсита приводит к хрупкости материала. Слишком много мартенсита оставляет сталь хрупкий; слишком мало оставляет его мягким.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ а б c d Хан, Абдул Кадир (Март 1972 г.) [1972 г.], «3», Влияние морфологии на прочность мартенситов на основе меди (на немецком и английском языках), 1 (1-е изд.), Лёвен, Бельгия: A.Q. Хан, Левенский университет, Бельгия, стр. 300
- ^ а б Баумейстер, Аваллоне, Баумейстер (1978). «6». Стандартный справочник Марка для инженеров-механиков, 8-е изд.. Макгроу Хилл. стр.17, 18. ISBN 9780070041233.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
- ^ Верховен, Джон Д. (2007). Стальная металлургия для неметаллургов. Американское общество металлов. С. 26–31. ISBN 9780871708588.
- ^ Эшби, Майкл Ф.; Дэвид Р. Х. Джонс (1992) [1986]. Инженерные материалы 2 (с исправлениями под ред.). Оксфорд: Pergamon Press. ISBN 0-08-032532-7.
- ^ Бхадешия, Х. К. Д. Х. (2001) [2001]. Геометрия кристаллов (с исправлениями под ред.). Лондон: Институт материалов. ISBN 0-904357-94-5.
