Termenul „martensită” se referă de obicei la o formă de oțel cu o structură atomică distinctivă creată printr-un proces numit transformare martensitică. Martensite este foarte dur, ceea ce înseamnă că nu se va zgâria sau nu se va zgâria ușor; acest lucru îl face o alegere populară pentru unelte, cum ar fi ciocanele și daltele, precum și săbiile. Este casant, totuși, așa că se va rupe mai degrabă decât să se îndoaie atunci când este sub presiune prea mare. Martensita este făcută din austenită, o soluție solidă de fier cu o cantitate mică de carbon în ea.
Schimbări de fază
Austenita are o structură cristalină specială cunoscută sub numele de cubic centrat pe față (FCC). Aceasta înseamnă că fiecare unitate cubică are un punct de rețea în centrul fiecărei laturi, precum și la fiecare colț; cu punctele rețelei conectate, cristalul ar arăta ca o cutie pătrată cu un X pe fiecare parte. Acest tip de oțel începe să se formeze la temperaturi de aproximativ 1,350 ° F (732 ° C). Austenita poate conține mai mult carbon decât alte forme de fier. Dacă este lăsată să se răcească în mod natural, austenita se transformă în ferită (fier alfa sau fier pur) și cementită (carbură de fier).
Transformarea martensitică are loc atunci când austenita este răcită rapid într-un proces cunoscut sub numele de stingere. Scăderea rapidă a temperaturii prinde atomii de carbon în structurile cristaline ale atomilor de fier. Acest lucru face ca cristalele să se schimbe de la FCC la tetragonal centrat pe corp (BCT); cristalele sunt întinse astfel încât să fie pătrate la fiecare capăt, dar mai lungi pe laturi (ca o cutie de pantofi), iar punctele de rețea care se aflau în centrul fiecărei fețe sunt acum unite într-un punct din centrul cristalului. Această nouă structură este cea care crește foarte mult duritatea oțelului.
Calirea
Oțelul martensitic rezultat este extrem de dur, ceea ce înseamnă că nu se va zgâria, dar foarte casant, deci se va rupe la stres. Pentru a rezolva această slăbiciune, martensita este încălzită printr-un proces numit călire, care face ca martensita să se transforme parțial în ferită și cementită. Acest oțel călit nu este la fel de dur, dar devine mai dur (mai puțin probabil să se rupă) și mai maleabil și, prin urmare, mai potrivit pentru uz industrial.
Utilizeaza
Duritatea martensitei temperate îl face un material bun pentru oțelurile pentru scule, deoarece rezistența la abraziune și deformare este importantă în astfel de aplicații. Este o componentă comună în piesele de mașini și matrițele de forjare. Oțelurile călite care conțin siliciu sunt adesea folosite pentru oțelul pentru arcuri, care poate fi folosit pentru a face arcuri, corzi de instrumente muzicale și componente ale trenurilor modele și ale altor jucării. Oțelul cu arc poate fi răsucit sau îndoit fără deformare permanentă, ceea ce îl face o alegere bună pentru componentele care necesită o mișcare repetă a oțelului fără degradare.
Oțelul inoxidabil, care conține crom, precum și fier și carbon, poate fi realizat și cu o structură cristalină martenistică. Această formă este mai puțin rezistentă la coroziune decât alte forme de oțel inoxidabil, dar este, de asemenea, mai puternică și mai ușor de prelucrat în majoritatea cazurilor. O metodă de realizare, numită întărire prin precipitare (sau întărire prin îmbătrânire), adaugă impurități precum cromul și nichelul în timpul unui proces de tratament termic extins; oțelul inoxidabil martensitic întărit prin precipitare are o rezistență și mai mare, împreună cu o rezistență ridicată la coroziune. Un astfel de oțel este adesea folosit în aplicații militare și aerospațiale.
Transformare displazivă
Transformarea martensitică este cel mai cunoscut exemplu de transformare displacivă, un tip de schimbare de fază în care atomii unui material se mișcă la unison pe distanțe scurte, mai degrabă decât să se difuzeze individual pe distanțe mai lungi. O schimbare de fază are loc atunci când o substanță trece dintr-o stare, ca un solid, în alta, ca un lichid. Deoarece sunt atât de bine cunoscuți ca un tip de transformare displacivă, termenii „martensit” sau „martensitic” sunt uneori folosiți într-un sens mai larg pentru a descrie orice material produs prin transformare displacivă.