Martensitbildning

Martensitbildning är en diffusionsfri fasomvandling i stål där austenit omvandlas till martensit vid snabb nedkylning från hög temperatur. Martensit är en supersaturerad fast lösning av kol i järn med en kroppcentrerad tetragonal (BCT) struktur, vilket ger mycket hög hårdhet och styrka men ofta lägre duktilitet.

Omvandlingen sker utan långsamma diffusionsprocesser och drivs av en snabb nedkylning som hindrar kolatomerna från att diffundera och bilda equilibrium-lager. Istället uppstår en skjuv- och latticeskjuv i kristallgittret som snabbt bildar martensit. Temperaturen där omvandlingen börjar kallas Ms (martensitstart) och där den är färdig kallas Mf (martensitfinish); båda påverkas av koldhalt och legeringar som nickel, krom, molybden och vanadin. Ju högre kolhalt desto lägre är Ms och därmed martensitbildningen blir enklare vid högre temperaturer i vissa legeringar.

Kylkrav och diagrams: För att få fullständig omvandling krävs tillräcklig kylhastighet, vilket varierar med sammansättningen. Transformationen visas i TTT- eller CCT-diagram samt genom Ms/Mf-temperaturer som kan variera mellan olika ståltyper och åtgärder.

Microstruktur och egenskaper: Martensiten föreligger oftast som nålformade eller lamellära stråk som ger hög hårdhet och god nötningstålighet men låg duktilitet och sprödhet om den inte åtgärdas. Retained austenite kan finnas kvar efter hastig kylning.

Behandling och användning: Efter kylning kan temperering vid cirka 150–650°C reducera inre spänningar och öka duktiliteten, vilket ger temperad martensit med förbättrad slagseghet. Vanliga användningsområden är verktyg, klingor, fjädrar och detaljer som kräver hög yttre slitstyrka.