- è una fase metastabile, ottenuta dal raffreddamento rapido e non di equilibrio dell'austenite (non è una fase a minimo di energia libera nelle condizioni in cui si ottiene, quindi non è presente nel diagramma Fe-C)
- trasformazione di tipo displasivo
austenite -> martensite
- ha una struttura tetragonale a corpo centrato-> due spigoli di lunghezza a ed un terzo 1,05xa
- la frazione di austenite che si trasforma in martensite dipende dalla temperatura ma non dal tempo, in quanto la trasf. avviene senza diffusione, quindi quasi instantaneamente.
- la trasf. inizia ad una particolare temperatura, detta Ms (martensite start) e termina quasi completamente a Mf(martensite finish)
- al diminuire di T (sempre sotto Ms) si ha un numero maggiore di nuclei di martensite in formazione e crescita -> siccome deve comunque sottostare allo stato tensionale che la sua crescita produce, la martensite ha grani di forma lenticolari e dimensioni modeste.
- ciascun cristallo raggiunge quasi instantaneamente le sue dimensioni massime
- le due considerazioni precedenti fanno capire che la frazione trasformata dipende dal numero di nuclei in crescita.
- la trasformazione non è mai completa -> infatti la frazione trasformata è asintotica al 100% (Mf è definita convenzionalmente)
- l'austenite non trasformata a temperatura ambiente è detta "residua"
- la trasf. si verifica se c'è austenite a Ms, ovvero se la velocità di raffreddamento è abbastanza veloce da impedire le trasformazioni a temperatura maggiore
gli elementi di lega, fatta eccezione per il cobalto, hanno come effetto quello di abbassare Ms
Reticolo TCC
- a differenza del CCC, questo reticolo ha una direzione preferenziale in cui il campo delle tensioni è massimo.
- la presenza di un atomo interstiziale di C negli acciai martensitici determina una diminuzione di a e un aumento di c-> questo vuol dire che la cella diventa più alta e meno stretta e spessa.
- C=2,1% diffusione massima di C in martensite
Teorica cristallografica
- Partiamo dal CFC dell'austenite.
Al suo interno è possibile individuare una cella a corpo centrato non cubica ma prismatica a base quadrata.
- Possiamo ottenere un CCC mediante una trasformazione ordinata del CFC di partenza, trasformando il prisma in un cubo.
- Tale nuovo reticolo però non riesce a supportare un tale numero di atomi di carbonio interstiziali
- ecco perché la martensite ha un reticolo TCC, con il rapporto tra i lati proporzionale alla percentuale di C presente nel reticolo stesso.
- tale deformazione si chiama deformazione di Bain
- la trasformazione descritta avviene attraverso un piano invariante, ossia un piano che non vede variazione di forma, perché altrimenti le tensioni dovute alla trasformazione sarebbero altrimenti eccessive.
- ecco perché la martensite assume forma lenticolare, in quanto una forma elissoidale e schiacciata minimizza le tensioni all'interfaccia fra austenite e martensite
- il piano invariante deriva da una combinazione di:
.
- componente cristallograficamente omogenea: deformazione di Bain (omogenea) + rotazione rigida ->permette di avere una direzione invariante ma non un piano
- componente DISOMOGENEA: deformazione plastica della martensite durante la trasformazione, consente di ottenere un piano invariante
Conseguenze
- Rilievi su superfici libere (scalini)
- elevata concentrazione di dislocazioni nell'austenite
Durezza della martensite
- la struttura complessa della martensite ne giustifica la rilevante durezza, che dipende dal tenore di C.
- modalità di rafforzamento
- affinamento del grano
- soluzione solida sostituzionale
- incrudimento, formazione di martensite con deformazione plastica residua, dovuta alla trasformazione
- soluzione solida interstiziale, rallentamento del moto delle dislocazioni
all'aumentare di C, aumenta Mf ->avrò quindi una frazione di austenite residua maggiore e quindi una durezza minore rispetto a quella che otterrei con un 100% di martensite (teorica)
Metallografia:
C<0,6%
- I precedenti Bdg vengono rispettati, ma si formano le lamelle di martensite, senza crescere oltre questi (displasiva).
-All'interno di uno stesso grano si possono distinguere fino a tre orientamenti di crescita differenti.
Bdg->Pacchetto->Aciculi (cristalli paralleli)