Martenzitické transformácie sú bezdifúzne reakcie. Zmena kryštálovej štruktúry prebieha rovnomernou deformáciou pôvodnej fázy. Aby bola deformačná energia potrebná pre vznik martenzitu čo najnižšia, martenzit sa vytvára vo forme latiek v špecifických kryštalografických rovinách, v tzv. habitových rovinách. Súvislosti tohto mechanizmu je možno pozorovať aj na makroskopickej úrovni, pretože tvar transformovanej oblasti sa mení. Deformácia vzniká kombináciou strihu pôsobiaceho v smere rovnobežnom s habitovou rovinou a dilatačných deformácií v smere kolmom na habitovú rovinu.
Martenzit môže rásť aj pri teplote blízkej absolútnej nule a rýchlosť jeho vzniku môže dosahovať až 1000 m/s. Transformačné rozhranie má v takomto prípade čisto sklzový charakter, t.z. že nevyžaduje ani minimálnu difúziu. Sklzový charakter môžu mať iba semikoherentné a koherentné rozhrania. Semikoherentné rozhranie sa vyznačuje periodicky usporiadanými dislokáciami, ktoré „naprávajú“ misfit na rozhraní (rozdiel medzi mriežkovými parametrami dvoch fáz na ich rozhraní). V prípade martenzitu existuje iba jedno možné usporiadanie dislokácií: zoskupenia dislokácií vzájomne interferujú čím sa vytvárajú procesom šplhania tzv. jogy (Obr. 1). Takéto zoskupenia pevne obopínajú rozhranie.
Obrázok odstránený na zdroji (Cambridge university).
Obr. 1. (a) "jog" na hranovej dislokácii, (b) na skrutkovej dislokácii
Z toho logicky plynie, že v prípade martenzitu musí byť semikoherentné rozhranie tvorené jednou líniou, ktorá zostáva nedeformovaná a nenatočená vplyvom transformačnej deformácie. Táto invariantná (nemenná) línia definuje čiarový vektor dislokácií na medzifázovom rozhraní. Jednotkové usporiadanie tohto druhu môže urovnať misfit, pretože v rovine rovnobežnej s invariantnou líniou nie je žiaden misfit. Burgersov vektor dislokácií na rozhraní vo všeobecnosti musí ležať smerom von z roviny rozhrania a to tak, že sa dislokácie môžu pohybovať sklzovým mechanizmom ak sa hranica ďalej mení.
Martenzit dostal meno po nemeckom metalurgovi Adolfovi Martensovi (1850-1914) a predstavuje kryštálovú štruktúru vytvorenú bezdifúznou transformáciou (premenou), ktorá je opakom oveľa pomalšej - difúznej premeny. Zahŕňa triedu tvrdých minerálov vytvárajúcich kryštály tvaru latiek, prípadne plátov. Ak je pozorovaný v priečnom reze, kryštály šošovkovitého sa tvarom podobajú na acikulárne (ihličkovité) a často sa stáva, že sú potom chybne určené. Martenzit sa najčastejšie spája s veľmi pevnou a tvrdou fázou v oceliach.
Obrázok odstránený na zdroji.
Táto fáza je veľmi dôležitá najmä pri nástrojových oceliach. Martenzit sa vytvára rýchlym ochladením (kalením) austenitu (fáza γ v diagrame Fe – karbid Fe), čím atómy uhlíka nemajú dostatočné podmienky (čas) pre difúziu. Z kubickej plošne centrovanej mriežky (typ mriežky austenitu) takto vznikne mriežka, ktorá je v jednom smere natiahnutá – tetragonálna objemovo centrovaná mriežka. Kryštalografický princíp vzniku martenzitu je zobrazený na obrázkoch nižšie.
Obrázok odstránený na zdroji.
Martenzit má teda odlišný typ kryštálovej mriežky v porovnaní s austenitom, ale ich chemické zloženie je rovnaké. Premena medzi týmito dvoma typmi štruktúr vyžaduje veľmi malú tepelnú aktivačnú energiu, pretože sa realizuje bezdifúznym mechanizmom – dochádza k prearanžovaniu pozícií jednotlivých atómov. Martenzit má nižšiu hustotu v porovnaní s austenitom, čo má za dôsledok relatívne zmeny objemu materiálu. Ak povrch oceľovej vzorky vyleštíme a nenaleptáme a následne vo vzorke určitým spôsobom vyvoláme martenzitickú premenu, je možné pomocou optickej mikroskopie pozorovať povrchový reliéf vyvolaný práve objemovými zmenami v dôsledku martenzitickej transformácie.
Pre podrobnejšie sledovanie reliéfu vzniknutého v dôsledku martenzitickej premeny v oceli je možné použiť tzv. atomic force mikroskopiu:
Zdroje:
BHADESHIA, H.K.D.H: Martensitic transformation, Encyklopedia of Materials, 2001, pp. 5203-5206
http://www.bss.phy.cam.ac.uk/~amd3/teaching/A_Donald/Crystalline_solids_...
http://en.wikipedia.org/wiki/Martensitic_transformation
http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2004/CMisc/scratch/scratch.html
http://www.aem.umn.edu/people/faculty/shield/hane/tet.html
- Log in to post comments