Care este mecanismul structural al transformarii martensitice?

Care este mecanismul structural al transformarii martensitice?

O particularitate foarte importanta a transformarii martensitice este aceea ca aceasta se produce doar la o racire continua. Intreruperea racirii la o temperatura mai mare decat Mf duce la stabilizarea austenitei. Austenita devine mult mai stabila. La racirea ulterioara a acesteia, transformarea ei este ingreunata si decurge cu o intensitate mult mai mica. Efectul de stabilizare a austenitei depinde de temperatura de mentinere (de intrerupere a racirii) la racire.

Transformarea martensitica se desfasoara in intervalul de temperaturi Ms si Mf - temperatura de inceput si respectiv de sfarsit a transformarii martensitice. Pentru un otel eutectoid, transformarea incepe la 240 C si se termina la -50 C. Dar, la aceasta temperatura in otel este posibil sa ramana inca o anumita cantitate de austenita netransformata, reziduala. Racirea sub temperatura Mf nu duce la transformarea integrala a acesteia. Pozitia punctelor Ms si Mf nu depinde de viteza de racire, ci de continutul de carbon din otel.

Caracteristicile principale ale transformarii martensitice sunt:

- transformarea se produce fara difuziune

- cristalele care se formeaza sunt dispuse dupa o anumita orientare cristalografica

- transformarea se produce la racire continua in intervalul de temperaturi Ms si Mf

Cresterea volumului specific la formarea martensitei reprezinta una din principalele cauze de aparitie la calire a tensiunilor interne mari ce provoaca deformari ale piesei si aparitia de fisuri de calire.

Reglarea exacta a timpului de mentinere a piesei in primul mediu de racire se poate realiza aplicand calirea in trepte (figura 135, curba 3). Prin aceasta metoda, piesa este racita rapid intr-o baie de saruri cu temperatura putin superioara (cu 30 - 50 C) temperaturii de transformare martensitica Ms, mentinerea la aceasta temperatura pana la uniformizarea temperaturii in intreaga sectiune a piesei si racirea finala in aer.

Figura 135 - Schema regimurilor corespunzatoare diferitelor metode de calire: 1 - calire directa;

2- calirea in doua medii; 3 - calirea in trepte; 4 - calirea izoterma; 5 - regimul ideal de racire;

Transformarea martensitica se produce la o viteza lenta, in aer, fapt ce duce la scaderea puternica a tensiunilor interne din piesa.

Dezavantajul acestei metode consta in limitarea dimensionala a pieselor. Datorita vitezei de racire scazute, intr-un mediu de calire relativ cald, piesele mari pot avea in zonele centrale, de miez, viteze mai mici decat cea critica. Diametrul maxim al pieselor din otel carbon, calibile prin aceasta metoda este de 10 mm, iar al otelurilor aliate de 20-30 mm.

Austenita reziduala scade duritatea si rezistenta la uzura a pieselor si poate duce la modificarea dimensionala a acestora, in exploatare la temperaturi scazute, datorita formarii de la sine a martensitei din austenita reziduala. Pentru diminuarea austenitei reziduale din structura se aplica tratamentul la frig.

Tratamentul la frig consta din racirea otelului sub 0 C pana la temperatura de sfarsit de transformare martensitica Mf (de obicei sub -75 C), adica in gheata uscata in amestec cu alcool.

Tratamentul la frig trebuie efectuat imediat dupa calire pentru a evita stabilizarea austenitei.

Viteza de formare a cristalelor de martensita este foarte mare, atingand 1000 m/s. Plachetele de martensita cresc pana la limita grauntelui de austenita sau pana la un defect structural oarecare din otel. Urmatoarele plachete de martensita care se formeaza sunt dispuse sub un unghi de 60 fata de primele.

Viteza mare de formare a cristalelor de martensita se explica prin faptul ca are loc o trecere continua de la reteaua austenitei la cea a martensitei. Trecerea aceasta este practic instantanee. Se pastreaza planele comune, de jonctiune dintre retelele si , asa numitele interfete coerente. Transformarea coerenta asigura deplasarea atomilor, la trecerea dintr-un tip de retea in altul, doar pe distante foarte mici. De aceea reteaua cristalina a noii faze - martensita - are o anumita orientare fata de faza initiala - austenita. Tensiunile coerente si diferenta de volum dintre cele doua faze (austenita si martensita) reprezinta cauza pentru care transformarea martensitica duce la aparitia unor puternice tensiuni interne.

Transformarea martensitica este foarte sensibila la tensiuni, deformarea austenitei putand provoca transformarea in martensita chiar si la temperaturi mai mari decat Ms (se formeaza martensita de deformare).