- Khái niệm: chuyển biến Mactenxit là chuyển biến xảy ra khi làm nguội Austenit với một tốc độ nguội đủ lớn. Quá trình chuyển biến xảy ra ở nhiệt độ rất thấp (so với Ar1), cacbon trong Austenit không kịp khuếch tán để tạo Xe mà toàn bộ lợng cacbon của Austenit giữ nguyên trong mạng của Fe(α) (có dịch chuyển thì chỉ trên khoảng cách nhỏ hơn một thông số mạng) do đó tạo ra dung dịch rắn quá bão hoà của cacbon trong Fe(α), gọi là tổ chức Mactenxit.
- Đặc điểm chuyển biến Mactenxit:
Với đặc trng làm nguội của mình, chuyển biến Mactenxit có một số đặc điểm khác biệt nh sau:
+ Chuyển biến Mactenxit là chuyển biến không khuếch tán, Mactenxit thu đợc khi nguội nhanh Austenit từ nhiệt độ A1. Do đó thành phần hoá học của Mactenxit trùng với của Austenit.
Ac1
MS0C 0C
+ Chuyển biến Mactenxit chỉ bắt đầu xảy ra ở một nhiệt độ nhất định (MS là nhiệt độ bắt đầu chuyển biến). Nhiệt độ MS khôngphụ thuộc vào tốc độ làm nguội, đồng thời chuyển biến cũng kết thúc khi nguội xuống thấp hơn một nhiệt độ xác định (Mf là nhiệt độ kết thúc chuyển biến), cả Mf cũng không phụ thuộc tốc độ nguội. Đoạn (MS – Mf) là khoảng nhiệt độ chuyển biến Mactenxit.
+ Chuyển biến Mactenxit chỉ xảy ra khi làm nguội liên tục Austenit, khi nguội đến MS kim Mactenxit bắt đầu hình thành, muốn lợng Mactenxit tăng lên phải tiếp tục làm nguội. Nếu trong đoạn [MS - Mf], ta dừng lại ở bất kỳ nhiệt độ nào, chuyển biến lập tức dừng lại. Chuyển biến Mactenxit không bao giờ xảy ra hoàn toàn, luôn luôn có tồn tại một lợng Austenit d.
+ Chuyển biến Mactenxit là chuyển biến xảy ra tức thời (thời gian phôi thai bằng không), cứ với nhiệt độ nhỏ hơn MS chuyển biến lập tức xảy ra.
+ Các kim Mactenxit hình thành với tốc độ rất lớn (xấp xỉ 1 km/s), tốc độ hình thành và phát triển kim Mactenxit hầu nh không phụ thuộc vào nhiệt độ chuyển biến.
+ Giữa mạng tinh thể Mactenxit tạo ra và mạng Austenit ban đầu có mối quan hệ chặt chẽ. Theo nghiên cứu của Курgгоniоь – Закс ở các thép có %C = (0,5 ữ 1,4)% thì mặt (1, 1, 1) của Austenit song song với mặt (1, 1, 0) của Mactenxit và phơng [1,1,2] của Austenit song song với phơng [1,0,1] của Mactenxit, ngoài ra các nghiên cứu của Nishiyama cũng chỉ ra mối quan hệ phơng mạng giữa hai tổ chức. Mặt phân pha khi chuyển biến (gọi là mặt Habit) luôn cố định theo từng họ hợp kim, với thép cacbon cao là họ mặt {2,2,5} và {2,5,9} của Austenit, với thép cacbon thấp là họ mặt {1,1,1} của Austenit, trong hợp kim sắt - niken là họ mặt {3, 10,15} của Austenit.
+ Với những mẫu ban đầu là phẳng, nhẵn, sau chuyển biến Mactenxit, xuất hiện các gờ nổi trên bề mặt.
Ngày nay chuyển biến Mactenxit còn đợc phát hiện ở nhiều hệ hợp kim khác ngoài sắt nh hợp kim đồng - nhôm, đồng - kẽm, đồng - thiếc, niken - titan …
Kết luận: chuyển biến Mactenxit là loại chuyển biến đặc biệt khi làm nguội Austenit, nó kết hợp sự trợt mạng (A1 → A2) với sự tồn tại của cacbon tại các lỗ hổng.
+ Nhiệt độ MS và Mf phụ thuộc vào thành phần hoá học của Austenit (của thép), phần trăm của nguyên tố hợp kim càng cao thì MS, Mf càng giảm.
Hình 6.15. Sự phụ thuộc của nhiệt độ MS, Mf vào hàm lợng cacbon trong thép
+ Lợng Austenit d trong Mactenxit phụ thuộc vào thành phần hoá học của Austenit (thép), phần trăm nguyên tố hợp kim tăng thì Austenit d tăng, khi đó phải xử lý để chuyển biến Mactenxit tiếp tục xảy ra.
- Cơ chế của chuyển biến Mactenxit:
+ Sự hình thành ra mạng Ferit và Austenit là do cơ chế trợt mạng, do đó giữa mạng Austenit và mạng Mactenxit có mối quan hệ xác định
{1,0,0}γ // {1,1,0}M
[1,1,0]γ // [1,1,1]M
+ Cacbon trong chuyển biến Mactenxit gần nh không dịch chuyển (nếu có dịch chuyển thì độ dời ∆x ≤ a) vì vậy không tạo đợc vùng giàu cacbon. Cơ chế Bein: Cạnh bên: a Cạnh đáy: 2 2 a 200 400 600 0C MS Mf %C 0,4 0,8 1,2 1,6 a 2 2 a
22 2 2 a a a c = =
Hình 6.16. - - - - Mạng Austenit ; _____ Ô cơ bản Mactenxit Nguyên tử Fe; Nguyên tử cacbon
Ưu điểm: giải thích đợc quan hệ phơng, mạng của Mactenxit và Austenit phù hợp với thực nghiệm.
Nhợc điểm: độ chính phơng c/a quá lớn - Tổ chức siêu tế vi của Mactenxit: + Tổ chức bên trong của kim Mactenxit:
Hình 6.17 Tổ chức bên trong của Mactenxit
+ Sự xắp xếp: các kim Mactenxit tạo thành các bó định hớng bất kì, khoảng cách từ (3 ữ 5) àm.