Martensit

Martensit

Martensit ist eine körperzentrierte tetragonale Form von Eisen, in der etwas Kohlenstoff gelöst ist. Martensit bildet sich beim Abschrecken, wenn das flächenzentrierte kubische Gitter des Austenits in die körperzentrierte tetragonale Struktur verdreht wird, ohne dass die enthaltenen Kohlenstoffatome in Zementit und Ferrit verloren gehen. Stattdessen bleibt der Kohlenstoff in der Kristallstruktur des Eisens erhalten, die leicht gestreckt wird, so dass sie nicht mehr kubisch ist. Martensit ist mehr oder weniger mit Kohlenstoff übersättigter Ferrit. Man vergleiche die Korngröße im Schliffbild mit getempertem Martensit.

Körperzentrierte tetragonale Einheitszelle	Fotomikroskopische Aufnahme der Martensitstruktur

Martensitische Umwandlung: Mysteriöse Eigenschaften erklärt

Der Unterschied zwischen Austenit und Martensit ist in gewisser Weise recht gering: Während die Einheitszelle von Austenit ein perfekter Würfel ist, wird dieser Würfel bei der Umwandlung in Martensit so verzerrt, dass er in einer Dimension etwas länger und in den beiden anderen Dimensionen etwas kürzer ist als zuvor. Die mathematische Beschreibung der beiden Strukturen ist aus Symmetriegründen recht unterschiedlich, aber die chemische Bindung bleibt sehr ähnlich. Im Gegensatz zu Zementit, dessen Bindung an keramische Werkstoffe erinnert, ist die Härte von Martensit chemisch schwer zu erklären. Die Erklärung hängt von der subtilen Dimensionsänderung des Kristalls und der Geschwindigkeit der martensitischen Umwandlung ab. Die Umwandlung von Austenit in Martensit erfolgt beim Abschrecken mit annähernd Schallgeschwindigkeit – zu schnell für die Kohlenstoffatome, um aus der Lösung im Kristallgitter zu kommen. Die daraus resultierende Verzerrung der Einheitszelle führt zu unzähligen Gitterversetzungen in jedem Kristall, der aus Millionen von Einheitszellen besteht. Diese Versetzungen machen die Kristallstruktur extrem widerstandsfähig gegen Scherspannungen – was ganz einfach bedeutet, dass sie nicht so leicht verbeult und zerkratzt werden kann. Stellen Sie sich den Unterschied zwischen dem Scheren eines Kartenspiels (keine Versetzungen, perfekte Schichten von Atomen) und dem Scheren einer Backsteinmauer (sogar ohne Mörtel) vor.