Мартенситное превращение

Мартенсит имеет совершенно отличную от других структур природу и образуется не так, как феррито-цементитные смеси. Xapaктepной особенностью аустенито-мартенситного превращения является его бездиффузионный характер.

При большом переохлаждении углерод не успевает выделиться из твердого раствора (аустенита) в виде частиц цементита, как это происходит при образовании перлита, сорбита и троостита. Решетка -ужелеза перестраивается в решетку -железа. Углерод остается внутри решетки -железа, в результате чего получается перенасыщенный твердый раствор углерода в -железе.Значительное пересыщение -железа углеродом вызывает изменение объемноцентрированной кубической решетки в тетрагональную, элементарной ячейкой которой является прямоугольный параллелепипед (рис.33). Атомы углерода в такой ячейке располагаются в междоузлиях (что характерно для твердого раствора внедрения) или в центре основания (сторона а), или в середине удлиненных ребер (сторона с). Степень тетрагональности, характеризующаяся отношением осей с/а, увеличивается с повышением содержания углерода в твердом растворе, достигая в стали с 1,7 % С значения 1,08.

Из изложенного следует, что мартенсит является перенасыщенным твердым раствором внедрения углерода в -железе.

Превращение аустенита в мартенсит протекает в определенном интервале температур. При охлаждении оно начинается при некоторой температуре, которая в отличие от начала перлитного превращения не зависит от скорости охлаждения (для данной стали). Все большее превращение аустенита в мартенсит происходит по мере понижения температуры.

Характерным дли мартенситного превращения является то, что даже при температуре конца превращения, полного образования мартенсита не происходит. Аустенит частично остается не превращенным в мартенсит и называется остаточным аустенитом.

Рис.33

Рис.34. Схема трехцентровой ковалентной связи «Fe-C-Fe» в кристаллической решетке мартенсита

Если в мартенситном интервале охлаждение приостановить и дать выдержку, то превращение аустенита в мартенсит почти сразу же прекращается. Эта особенность резко отличает мартенситное превращение от перлитного, которое полностью протекает при постоянной температуре ниже A_с1. После выдержки при температурах, близких к мартенситной температуре, не только прекращается образование мартенсита, но и увеличивается стойкость аустенита против мартенситного превращения при последующем охлаждении, т. е. аустенит в интервале температур мартенситного превращения стабилизируется.

Мартенситный интервал температур определяется химическим составом аустенита. Чем больше в аустените углерода, тем при более низкой (но постоянной) температуре происходит превращение аустенита в мартенсит. Поэтому, для того чтобы в высокоуглеродистых сталях получить большее количество мартенсита, их следует охлаждать до температур ниже нуля.