Martensite
La martensite est une forme tétragonale de fer centrée sur le corps dans laquelle une partie du carbone est dissoute. La martensite se forme pendant la trempe, lorsque le réseau cubique à faces centrées de l’austénite est déformé en structure tétragonale centrée sur le corps sans la perte de ses atomes de carbone contenus dans la cémentite et la ferrite. Au lieu de cela, le carbone est retenu dans la structure cristalline du fer, qui est légèrement étirée de sorte qu’elle n’est plus cubique. La martensite est plus ou moins de la ferrite sursaturée en carbone. Comparez la taille des grains dans la micrographie avec la martensite trempée.
| Cellule unitaire tétragonale centrée | Photomicrographie de la structure de la martensite |
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Transformation martensitique : Des propriétés mystérieuses expliquées
La différence entre l’austénite et la martensite est, à certains égards, assez faible : alors que la cellule unitaire de l’austénite est un cube parfait, lors de la transformation en martensite, ce cube est déformé de sorte qu’il est légèrement plus long qu’avant dans une dimension et plus court dans les deux autres. La description mathématique des deux structures est très différente, pour des raisons de symétrie, mais la liaison chimique reste très similaire. Contrairement à la cémentite, dont la liaison rappelle celle des matériaux céramiques, la dureté de la martensite est difficile à expliquer en termes chimiques. L’explication repose sur le changement subtil de dimension du cristal et sur la vitesse de la transformation martensitique. L’austénite se transforme en martensite lors de la trempe à une vitesse proche de celle du son – trop rapide pour que les atomes de carbone sortent de leur solution dans le réseau cristallin. La distorsion de la cellule unitaire qui en résulte entraîne d’innombrables dislocations du réseau dans chaque cristal, qui se compose de millions de cellules unitaires. Ces dislocations rendent la structure cristalline extrêmement résistante aux contraintes de cisaillement, ce qui signifie simplement qu’elle ne peut pas être facilement cabossée et rayée. Imaginez la différence entre le cisaillement d’un jeu de cartes (pas de dislocations, des couches parfaites d’atomes) et le cisaillement d’un mur de briques (même sans le mortier).
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Image de Face Centrée Tétragonale de l’article de Wikipédia « Structure cristalline ».
Photomicrographie de Martensite Copyright © British Steel ; Utilisé avec permission, avec l’aimable autorisation de Corus.
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