Martensit

Martensit ist ein metastabiles Gefüge von Metallen, das diffusionslos durch eine kooperative Scherbewegung aus dem Ausgangsgefüge entsteht. Kooperative Bewegung heißt, dass das Martensitgitter nur durch geordnete Winkel und Lageänderungen aus dem Ausgangsgitter entsteht. Die einzelnen Atome bewegen sich dabei nur um Bruchteile des Atomabstands.

In Eisen entsteht Martensit durch einen diffusionslosen Umklappvorgang aus dem kfz-Gitter des Austenits in ein tetragonal raumzentiertes Gitter bei rascher Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb der Martensitstarttemperatur M_s. Der im Austenit gelöste Kohlenstoff wird bei einer raschen Abkühlung durch Abschrecken im Mischkristall zwangsgelöst. Dadurch wird das umgeklappte kfz-Gitter tetragonal verzerrt, wobei ein sehr hartes Gefüge entsteht. Die Abkühlgeschwindigkeit, bei der erste Anteile von Martensit (neben Ferrit, Perlit, Bainit) entstehen, heißt untere kritische Abkühlgeschwindigkeit (Martensit start). Entsteht bei der Abkühlung erstmalig nur Martensit, ist die obere kritische Abkühlgeschwindigkeit erreicht (Martensit finish). Man unterscheidet zwischen kohlenstoffarmem Massivmartensit bzw. Lattenmartensit oder Lanzettmartensit (bis ca. 0,4 - 0,5%C), kohlenstoffreichem Plattenmartensit bzw. nadliger Martensit (oberhalb 0,8 - 1%C) und dem Mischmartensit (zwischen ca. 0,5 - 0,8%C). Im Moment der diffusionslosen Bildung aus dem Austenit ist der Martensit kristallographisch (Kurdjumov - Sachs - Beziehung) noch fast identisch mit dem Austenitgitter und daher gut richtbar (plastisch verformbar). Schon nach ca. 5 Minuten wird Martensit spröde und muß dann zum Richten vorher entspannt werden.

In Stählen wird Martensit verwendet, um einen erheblichen Härteanstieg zu erzielen. Je höher der Kohlenstoffgehalt des Martensits ist, desto höher ist die Härte (ab ca. >0,6% C etwa gleich bleibend, wenn keine Tiefkühlung zur Umwandlung vorhandenen Restaustenites erfolgt). Die Wärmebehandlung zum Herstellen von Martensit heißt Härten (Austenitisieren und Abschrecken mit Martensitbildung). Gewöhnlich wird das Härten mit dem Anlassen kombiniert, was als Vergüten bezeichnet wird. Die Härtbarkeit eines Stahles kann durch den idealkritischen Durchmesser angegeben werden.

Heute werden im Automobilbau Bleche eingesetzt, die Martensit enthalten. Allgemein spricht man hier von Mehrphasenstählen. Konkret sei hier auf die

verwiesen.