МАРТЕНСИ́Т

МАРТЕНСИ́Т, струк­тур­ная со­став­ляю­щая кри­стал­лич. твёр­дых тел, воз­ни­каю­щая в ре­зуль­та­те без­диф­фу­зи­он­но­го сдви­го­во­го по­ли­морф­но­го пре­вра­ще­ния при ох­ла­ж­де­нии; на­зва­на по име­ни нем. ме­тал­ло­ве­да А. Мар­тен­са (1850–1914). Из­вес­тен в чис­тых ме­тал­лах ($\ce {Fe, Co, Ti, Zr, Li}$ и др.) и твёр­дых рас­тво­рах на их ос­но­ве, в ин­тер­ме­тал­ли­дах (напр., $\ce {CuZn, Cu3Al, NiTi, AuCd}$) и со­еди­не­ни­ях ти­па $\ce {SiC, ZrO_2}$.

Воз­ник­но­ве­ние и рост кри­стал­лов М. соз­да­ют в объ­ё­ме ис­ход­но­го кри­стал­лич. те­ла внутр. на­пря­же­ния, вы­зы­вае­мые де­фор­ма­ци­ей; кри­стал­лы М. при­об­ре­та­ют фор­му пла­стин-ре­ек или линз (на по­верх­но­сти – рель­еф в ви­де вы­сту­пов и впа­дин). Объ­ём­ная до­ля М. ли­ми­ти­ро­ва­на ко­ли­че­ст­вом за­ро­див­ших­ся кри­стал­лов и рас­тёт с пе­ре­ох­ла­ж­де­ни­ем. Об­ра­зо­ва­ние М. в боль­шин­ст­ве ме­тал­лич. спла­вов (при на­ли­чии уп­ру­гой и пла­стич. де­фор­ма­ции) обу­слов­ле­но про­цес­са­ми сколь­же­ния или (при низ­ких темп-рах) двой­ни­ко­ва­ния. Фор­ма кри­стал­лов при де­фор­ма­ции сколь­же­ни­ем – па­кет кри­стал­лов-ре­ек, ле­жа­щих в об­щей плос­ко­сти мар­тен­сит­но­го сдви­га; рей­ки тол­щи­ной 0,1–1 мкм со­дер­жат 10¹⁰–10¹¹ дис­ло­ка­ций на 1 см². Дис­ло­ка­ции и гра­ни­цы ре­ек – осн. ис­точ­ник уп­роч­не­ния низ­коуг­ле­ро­ди­стых ста­лей и спла­вов $\ce{Ti}$ со струк­ту­рой па­кет­но­го М. Низ­ко­тем­пе­ра­тур­ный двой­ни­ко­ван­ный М. об­ра­зу­ет зиг­за­ги-«мол­нии» из круп­ных линз (0,01–1 мм), раз­би­тых на стоп­ки двой­ни­ков тол­щи­ной 10–100 нм. Ес­ли де­фор­ма­ция толь­ко уп­ру­гая, то кри­сталл при­ни­ма­ет фор­му лин­зы в плос­ко­сти сдви­га (игол­ки – в рель­е­фе и на шли­фе). Чис­то уп­ру­гая де­фор­ма­ция воз­мож­на в вы­со­ко­проч­ной сре­де (обыч­но в ин­тер­ме­тал­ли­дах). В этих ус­ло­ви­ях об­ра­зу­ет­ся т. н. тер­мо­уп­ру­гий М., ко­то­рый при на­гре­ве («об­рат­ный сдвиг») ис­че­за­ет, пре­вра­ща­ясь в ис­ход­ную фа­зу; яв­ле­ние по­лу­чи­ло назв. эф­фект па­мя­ти фор­мы.

М. в ста­ли – осн. струк­тур­ная со­став­ляю­щая за­ка­лён­ной ста­ли (по тра­ди­цион­ной в ме­тал­ло­ве­де­нии струк­тур­ной клас­си­фи­ка­ции мар­тен­сит­ны­ми на­зы­ва­ют ста­ли со струк­ту­рой М., об­ра­зую­щей­ся по­сле ох­ла­ж­де­ния рас­пла­ва на воз­ду­хе); пред­став­ля­ет со­бой пе­ре­сы­щен­ный рас­твор вне­дре­ния $\ce {C}$ в $α$-$\ce {Fe}$, по­лу­чаю­щий­ся при за­кал­ке из ау­сте­ни­та, в ко­то­ром упо­ря­до­чен­ное раз­ме­ще­ние ато­мов уг­ле­ро­да в ку­бич. ре­шёт­ке $α$-же­ле­за пре­вра­ща­ет её в тет­ра­го­наль­ную. Ис­ка­же­ния ре­шёт­ки от вне­дрён­ных ато­мов уг­ле­ро­да вы­зы­ва­ют уп­роч­не­ние, рас­ту­щее с кон­цен­тра­ци­ей С (твёр­дость по Вик­кер­су – до 1000 HV), но од­но­вре­мен­но и хруп­кость. Для по­вы­ше­ния пла­стич­но­сти из М. уг­ле­род пе­ре­во­дят (пол­но­стью или час­тич­но) в кар­би­ды, при­ме­няя от­пуск ме­тал­ла, т. е. та­кой на­грев, при ко­то­ром со­хра­ня­ет­ся суб­зё­рен­ная струк­ту­ра (па­кет­ный М. в кон­ст­рукц. ста­лях, двой­ни­ко­ван­ный М. – в ин­ст­ру­мен­таль­ных). Об­ра­зо­ва­ние «М. де­фор­ма­ции» из ау­сте­ни­та ис­поль­зу­ют в хо­де пла­стич. де­фор­ма­ции для до­зи­ро­ван­но­го уп­роч­не­ния ста­ли, по­вы­шаю­ще­го её пла­стич­ность (ПНП-эф­фект – «пла­стич­ность, на­ве­дён­ная пре­вра­ще­ни­ем», или трип-эф­фект – «transformation induced plasticity»). Для по­лу­че­ния наи­луч­ше­го со­че­та­ния вы­со­кой проч­но­сти и вяз­ко­сти низ­ко­уг­ле­ро­ди­стые ста­ли со струк­ту­рой па­кет­но­го М. до­пол­ни­тель­но уп­роч­ня­ют на­но­ча­сти­ца­ми кар­бо­нит­ри­дов $\ce {Nb, Zr, V, Ti}$ или ин­тер­ме­тал­ли­дов $\ce {Fe_2Mo, NiAl}$ и др., а для без­уг­ле­ро­ди­сто­го М. – про­во­дят со­вме­ст­ное кар­бид­но-ин­тер­ме­тал­лид­ное уп­роч­не­ние.

В сер. 20 в. Г. В. Кур­дю­мов об­на­ру­жил тер­мо­уп­ру­гий М. и ус­та­но­вил при­ро­ду М. в ста­ли как рас­тво­ра вне­дре­ния $\ce {C}$ в $α$-$\ce {Fe}$, от­крыл сдви­го­вые по­ли­морф­ные пре­вра­ще­ния (и как их ча­ст­ный слу­чай – мар­тен­сит­ное).