Martenzit

Lična karta:
Ime: čelik Datum rođenja: početak 1. veka p. n. e. Godišnja proizvodnja: 1,13 milijardi tona (u 2005. godini)
Fizičko-hemijske osobine:
Specifična težina: 7850 kg/m³
Alotropske modifikacije železa:
α-železo (PROSTCK — Prostorno centrirana kubna rešetka) γ-železo (POVCK — Površinski centrirana kubna rešetka) δ-železo (PROSTCK — Prostorno centrirana kubna rešetka) ξ-železo (HGR — Haksagonalna gustosložena rešetka)
Mikrokonstituenti u čeliku i gvožđu:
Austenit Beinit Martenzit Cementit (Fe-karbid; Fe3C) Ledeburit (eutektička faza sa 4,3% ugljenika karakteristična samo za gvožđe) Ferit Perlit

Martenzit (ime je dobio po nemačkom metalurgu Adolfu Martensu (1850-1914)) je svaka kristalna struktura koja se dobije substitutivnom transformacijom, u suprotnosti sa mnogo sporijom difuzivnom transformacijom. Kada se posmatra u poprečnom preseku, kristalna zrna, koja su oblika sočiva, vide se kao igle. Martenzit je vrlo čvrsti mikrokonstituent čelika (legura železa i ugljenika) koji se formira brzim hlađenjem austenita, toliko brzim da atomi ugljenika nemaju vremena za difuziju. Uopšteno gledano martenzit je prezasićeni čvrsti rastvor ugljenika u alfa železu, odnosno tetragonalni “ferit” (kristalografska relacija između austenita martenzita i ferita).

1890-tih godina, Martens je izučavao uzorke različitih čelika pod mikroskopom, a otkrio je da su najčvršći čelici imali pravilnu kristalnu strukturu. On je bio prvi koji je objasnio uzrok velike različitosti u mehaničkim osobinama raznih vrsta čelika. Martenzitne strukture su od tada pronađene u mnogim drugim praktičnim materijalima.

Martenzit ima različitu kristalnu strukturu (tetragonalnu) od površinski centrirane kubne rešetke austenita, iz kojeg se i formira, ali ima identičan hemijski sastav. Prelaz iz jedne u drugu strukturu zahteva veoma malo energije termalne aktivacije. Martenzit ima manju gustinu od austenita, tako da martenzitne transformacije imaju za posledicu relativnu promijenu zapremine uzorka. Ova osobina se može najlaške primetiti na japanskim samurajskim mačevima, katanama. Hlađenje uzrokuje formiranje martenzita više po ivici oštrice, nego na tupom dijelu mača; kako se ivica širi, ostrica poprima blago zakrivljeni oblik.

Nastajanje lećastih pločica u zrnima austenita

Martenzit nije prikazan na faznom dijagramu gvožđe-ugljenik, jer je martenzit izrazito metastabilna faza. U tu svrhu se koriste izotermalni, odnosno tzv. TTT dijagrami (engl. Time-Temperature-Transformation). Pošto se fizičko-hemijski procesi ubrzavaju na većim temperaturama (Arenijusov zakon - Svante Avgust Arenijus 19.02.1859. – 2.10.1927), martenzit degradira pod uticajem toplote.

Zavisnost početne (M_s) i krajnje (M_f) temperature nastajanja martenzita od masenog udela ugljenika.

Vidi još

• Nauka o materijalima
• Čelik za opruge

Spoljašnje veze

• Crystal Structure of Cementite, Cambridge University Arhivirano na sajtu Wayback Machine (24. avgust 2006) (jezik: engleski)

Literatura:

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