Martensite

Martensită într-un oțel AISI 4140 la microscop optic

Oțel călit cu apă

Martensitul (de la numele metalurgistului german Adolf Martens ) indică strict o formă polimorfă de oțel metastabilă , suprasaturată cu carbon , în rețeaua de fier α. În sens larg, structurile metastabile ale oricărui aliaj metalic, inclusiv cele neferoase, se numesc martensitice . Se vorbește despre „structuri martensitice”, de exemplu și pentru bronzurile de aluminiu sau pentru aliajele de titan . Structurile martensitice sunt obținute printr-o răcire rapidă numită stingere , pentru a „îngheța” o fază care este stabilă la temperatură ridicată, dar este instabilă la temperatura camerei. De obicei, întărirea este obținută prin imersiune , adică datorită schimbului intens de căldură dintre material și un fluid de răcire care îl blochează extern. Deformările reticulare notabile, care împiedică mișcarea luxațiilor , sunt principala cauză a întăririi. Structura martensitică este macroscopic fragilă și foarte tensionată, prin urmare întărirea este adesea urmată de un tratament de călire (combinația celor două tratamente se numește recuperare ) pentru a ajunge la un compromis bun între duritatea, rezistența și duritatea metalului. Mai mult, nu trebuie trecut cu vederea faptul că un bob austenitic de pornire grosier generează un bob martensitic la fel de grosier: prin urmare, temperatura de austenitizare este primul factor de luat în considerare pentru a nu depăși fragilitatea.

În cazul oțelului, faza de pornire instabilă la temperatura camerei este austenita (numită și Fe γ + C, fier gamma plus carbon ), cu o rețea cubică centrată pe față stabilă până la o temperatură minimă care variază în funcție de conținutul de carbon, în orice caz între 727 ° C și 912 ° C, în timp ce martensita din oțel are o rețea tetragonală foarte tensionată cu un corp centrat. La temperatura camerei structura perlitică ar fi stabilă: boabe formate prin alternarea lamelelor de ferită alfa, cu o rețea cubică cu corpul centrat și a cementitei (Fe ₃ C), a cărei proporție este în funcție de temperatură. Răcirea foarte rapidă, însă, înseamnă că transformarea din austenită nu are loc prin nucleație și creștere, ci printr-o schimbare a structurii cristalografice și, prin urmare, este numită „militară”. ^[1] Transformarea are loc în aproximativ 10 ^-7 secunde, prin urmare, masa metalică „nu are timp” să se răspândească într-un mod stabil ca ferita, dar nu se întinde mult, originându-se în boabele austenitice și rămânând foarte tensionat. Dacă oțelul conține mai puțin de 0,6% carbon, martensita va fi de tip acicular , în timp ce dacă conținutul de carbon din interiorul oțelului este mai mare de 0,6%, se formează o martensită placă .

Temperatura inițială a formării este de obicei indicată cu M _s și temperatura finală a formării cu M _f ; ambele cad prin oțel pe măsură ce concentrația de carbon crește și crește în prezența deformărilor plastice. Procesul are loc aproape instantaneu, printr-o mișcare coordonată a atomilor și nu prin difuzie, care este prevenită de temperatura scăzută. Nucleația începe din interior, nu de la limita cerealelor . La întărire (înțeleasă ca o transformare generică de la austenită la martensită) se produce o creștere a volumului oțelului, de aceea este necesar să se acorde atenție faptului că tensiunile interne create nu îl subminează , ducând la distorsiuni și fisuri. Această creștere a volumului se află la baza curbei katanelor: fierarii japonezi, de fapt, au întărit doar marginea săbiilor, creând astfel o diferență de distorsiune între margine și spate.