Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Мартенсит — это пересыщенный твёрдый раствор углерода в альфа-железе, образующийся при закалке стали в результате бездиффузионного сдвигового превращения аустенита. Мартенсит обладает объёмно-центрированной тетрагональной кристаллической решёткой и обеспечивает самую высокую твёрдость среди структурных составляющих углеродистых сталей.
В материаловедении мартенсит назван в честь немецкого металлографа Адольфа Мартенса. Это структурная составляющая закалённой стали, представляющая собой пересыщенный твёрдый раствор внедрения углерода в кристаллической решётке α-железа. От обычного феррита мартенсит отличается тем, что содержит в десятки раз больше углерода, чем способно растворить α-Fe в равновесных условиях.
Согласно ГОСТ 8233-56, регламентирующему эталоны микроструктуры сталей, мартенсит оценивается по шкале 3 — от мелкоигольчатого до крупноигольчатого. На полированном и протравленном шлифе он выглядит как характерные иглы или рейки, расположенные под определёнными углами.
Ключевая особенность мартенсита — тетрагональность решётки. Атомы углерода занимают октаэдрические междоузлия только одного типа, вызывая удлинение оси c относительно осей a. Отношение c/a растёт с увеличением содержания углерода и достигает примерно 1,08 при 1,5 % C.
Образование мартенсита происходит при быстром охлаждении аустенита со скоростью выше критической. При этом диффузия углерода подавляется, и решётка ГЦК аустенита перестраивается в ОЦТ решётку мартенсита сдвиговым путём — за счёт согласованного смещения атомов на расстояния меньше межатомных.
Мартенситное превращение начинается при температуре Ms (martensite start) и заканчивается при Mf (martensite finish). Для углеродистых сталей точка Ms зависит от содержания углерода и легирующих элементов. С увеличением углерода Ms снижается: для стали с 0,2 % C она около 450 °C, для стали с 0,8 % C — около 200 °C, для 1,4 % C — близка к 100 °C.
Чтобы получить мартенситную структуру, охлаждение должно идти быстрее критической скорости — той, при которой кривая охлаждения не пересекает С-образные кривые перлитного и бейнитного превращений. В качестве закалочных сред применяют воду, водные растворы солей, минеральное масло и полимерные среды.
Мартенсит в сталях разделяют на две основные морфологические разновидности, различающиеся по форме кристаллов и условиям образования. Тип определяется главным образом содержанием углерода.
Если точка Mf лежит ниже комнатной температуры (характерно для высокоуглеродистых и легированных сталей), часть аустенита не успевает превратиться в мартенсит и остаётся в структуре. Для устранения остаточного аустенита применяют обработку холодом или глубокую криогенную обработку.
Высокая твёрдость мартенсита обусловлена несколькими механизмами упрочнения: искажением решётки атомами углерода, высокой плотностью дислокаций, наличием двойников и мелким размером кристаллов. Твёрдость напрямую зависит от содержания углерода.
Платой за высокую твёрдость становится низкая пластичность и склонность к хрупкому разрушению. Свежезакалённый мартенсит обладает остаточными напряжениями и практически не применяется без последующего отпуска.
Мартенситная закалка с последующим отпуском — основной способ упрочнения конструкционных и инструментальных сталей. Сочетание этих операций позволяет получить требуемое сочетание прочности, твёрдости и вязкости.
При нагреве закалённой стали мартенсит распадается с выделением карбидов. Низкий отпуск даёт отпущенный мартенсит, средний — троостит отпуска, высокий — сорбит отпуска. Каждая ступень снижает твёрдость, но повышает пластичность и ударную вязкость.
Мартенситная структура остаётся незаменимой для деталей, работающих на износ и контактные нагрузки, однако имеет известные ограничения.
Мартенсит — фундаментальная структурная составляющая закалённых сталей, определяющая их прочность и износостойкость. Понимание механизма мартенситного превращения, морфологии кристаллов и зависимости свойств от содержания углерода позволяет инженеру грамотно выбирать марки сталей и режимы термической обработки для получения изделий с заданным комплексом эксплуатационных характеристик.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.