8729984845

Bogumiła Kuźniaka, Albrecht Ziller, Materiałoznawstwo Opracowanie zwarte, tylko do użytku studentów kierunku MiBM, Politechniki Wrocławskiej

4. 3. 4. Umocnienie przez przemianę martenzytyczną

Przemiana martenzytyczna jest przemianą fazową przebiegającą w ciałach stałych, w warunkach szybkiego chłodzenia. Jest przemianą bezdyfuzyjną prowadzącą do zmiany struktury krystalicznej (a więc do zmiany sposobu ułożenia atomów w poszczególnych kryształach) bez zmiany składu chemicznego; dlatego jej przebieg nie jest zależny od czasu, tylko od temperatury. Przemiana martenzytyczna zachodzi w stopach Fe-C (tam była ona pierwiotnie poznana i opisana), w stopach metali nieżelaznych, np. Mn-Cu, Cu-Zn, Cu-Al, a także w czystych metalach polimorficznych, np. Ti, Zr. Największe znaczenie ma w stopach Fe-C, w których osiągany efekt umocnienia jest szczególnie wysoki i ma praktyczne zastosowanie.

Ogólnie przemiana martezytyczna polega na regularnym przekształcaniu sieci krystalicznej fazy wyjściowej poprzez przemieszczenia atomów względem swoich sąsiadów na odległości mniejsze od odległości międzyatomowych. Realizowana jest zabiegiem obróbki cieplnej nazywanym hartowaniem. Hartowanie stopów Fe-C polega na nagrzaniu do temperatury, w której stop ma strukturę jednofazową - roztworu węgla w Fe-y, nazywanego austenitem - i następnym szybkim ochłodzeniu w wodzie lub oleju. Struktura powstała w wyniku hartowania, o budowie listwowej lub płytkowej (iglastej), nosi nazwę martenzytu. Poszczególne płytki martenzytu powstają w austenicie stopniowo w miarę obniżania temperatury z bardzo dużą prędkością rzędu 1000 m/s. Płytki powstałe na samym początku przemiany są największe, zdeterminowane wielkością ziaren austenitu (rys. 4-20). Następne są krótsze i układają się lub przecinają pod kątem 60 i 120°. W zahartowanych wyrobach ze stopów Fe-C korzystne są bardzo drobne płytki martenzytu. Jest to powód dla którego nie powinno się dopuszczać do rozrostu ziaren austenitu podczas nagrzewania przed przemianą martenzytyczną.

T, < T₂ < T₃

Rys. 4-20. Schemat tworzenia się płytek martenzytu w austenicie w miarę obniżania temperatury w zakresie temperatur rozpoczęcia i końca przemiany [3]

W stopach Fe-C martenzyt jest roztworem stałym przesyconym węglem, którego atomy zajmują pozycje międzywęzłowe silnie deformując sieć. Dlatego jest to struktura twarda i krucha w stopniu zależnym od zawartości węgla w stopie (rys. 4-21). Jak widać na rys. 4-21 umocnienie poprzez hartowanie objawia się wysoką granicą pla-