Biến đổi Martensitic
Biến đổi martensitic là một sự biến đổi pha từ rắn sang rắn không khuếch tán, thay thế, được đặc trưng bởi sự dịch chuyển đột ngột và phối hợp của các nguyên tử, dẫn đến sự thay đổi cấu trúc tinh thể mà không có sự khuếch tán nguyên tử. Sự biến đổi này thường xảy ra khi một pha nhiệt độ cao, chẳng hạn như austenit trong thép, được làm mát nhanh chóng (dập tắt), dẫn đến sự hình thành martensite, một pha có cấu trúc tinh thể méo mó thường thể hiện độ cứng và độ bền tăng lên.
Các đặc điểm chính của biến đổi martensitic bao gồm:
-
Đó là một sự biến đổi thay thế trong đó các nguyên tử di chuyển hợp tác trong khoảng cách rất ngắn, giữ nguyên vẹn sự sắp xếp nguyên tử ban đầu nhưng thay đổi cấu trúc tinh thể.
-
Sự biến đổi là không nhiệt, có nghĩa là nó không được thúc đẩy bởi sự kích hoạt nhiệt mà thường được kích hoạt bởi sự thay đổi nhiệt độ hoặc ứng suất.
-
Đây là một quá trình chuyển pha bậc một, liên quan đến sự thay đổi mạnh mẽ về cấu trúc và tính chất vật lý như thay đổi thể tích và biến dạng cắt trên các mặt phẳng tinh thể học cụ thể được gọi là mặt phẳng thói quen.
Biến đổi martensitic đóng một vai trò quan trọng trong kim loại và hợp kim, đặc biệt là thép và hợp kim bộ nhớ hình dạng, vì chúng ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất cơ học như độ cứng và độ dẻo dai. Tùy thuộc vào vật liệu và điều kiện, sự biến đổi có thể đảo ngược (như trong hợp kim bộ nhớ hình dạng) hoặc không thể đảo ngược (như trong thép dập tắt).
Tóm lại, biến đổi martensitic là một sự thay đổi pha nhanh, không khuếch tán được đánh dấu bằng sự biến dạng mạng tinh thể chiếm ưu thế cắt chuyển đổi một cấu trúc tinh thể (thường là austenit khối tâm mặt) thành một cấu trúc khác (thường là martensit tứ giác trung tâm thân) dưới sự làm mát hoặc ứng suất nhanh chóng, về cơ bản làm thay đổi các tính chất cơ học của vật liệu.
Bạn đã bao giờ tự hỏi làm thế nào bạn có thể làm cho kim loại cứng hơn chỉ trong chớp mắt chưa? Bí quyết thường nằm ở một quá trình nhanh như chớp gọi là Biến đổi Martensitic!
Đây không phải là sự thay đổi chậm và ổn định thông thường. Biến đổi Martensitic là một sự thay đổi pha “không khuếch tán”, nghĩa là nó xảy ra nhanh đến mức các nguyên tử không có thời gian để di chuyển. Thay vào đó, chúng cắt và dịch chuyển vị trí của chúng một cách tập thể, gần như ngay lập tức, từ cấu trúc tinh thể này sang cấu trúc tinh thể khác.
Hãy tưởng tượng nó giống như một cuộc tập trận quân sự được phối hợp hoàn hảo, nhưng với các nguyên tử! Sự dịch chuyển nhanh chóng này tạo ra một pha mới gọi là martensite, được biết đến với những đặc tính đáng kinh ngạc.
Các đặc điểm chính của quá trình biến đổi này:
[a] Tốc độ siêu thanh: Sự thay đổi diễn ra gần như với tốc độ âm thanh bên trong vật liệu.
[b] Làm nguội để tăng cường: Quá trình này được kích hoạt bằng cách làm nguội nhanh (làm nguội) một vật liệu, chẳng hạn như thép, từ nhiệt độ cao.
[c] Độ cứng cực đại: Cấu trúc martensite thu được bị biến dạng và biến dạng rất mạnh, khiến vật liệu trở nên cực kỳ cứng và bền.
[d] Sắp xếp lại nguyên tử: Như thể hiện trong sơ đồ, các nguyên tử sắp xếp lại từ cấu trúc lập phương tâm mặt (FCC) (Austenite) sang cấu trúc tứ giác/lập phương tâm khối (BCT/BCC) (Martensite).
Đây chính là khoa học đằng sau mọi thứ, từ những thanh kiếm samurai huyền thoại đến các công cụ hiệu suất cao hiện đại, bánh răng ô tô bền bỉ, và thậm chí cả hợp kim nhớ hình được sử dụng trong stent y tế và gọng kính!
Hình ảnh: Đồ họa được cung cấp minh họa sự hình thành các tấm martensite, ảnh chụp vi mô của cấu trúc thu được và sự dịch chuyển tinh thể nguyên tử từ FCC sang BCC. Biến đổi martensite: (a) sự hình thành mầm từ ranh giới hạt austenite; (b) ảnh hiển vi của martensite; (c) mối quan hệ mạng tinh thể giữa các ô đơn vị FCC (màu xanh) và ô đơn vị tâm khối (màu đỏ), tạo nên cấu trúc méo mó của martensite.
Câu hỏi:
Những vật liệu cường độ cao nào khác khiến bạn thích thú và bạn dự đoán chúng sẽ được sử dụng ở đâu trong tương lai? Chia sẻ suy nghĩ của bạn bên dưới! 👇
#MaterialsScience #Metallurgy #Martensite #HeatTreatment #Engineering #Steel #Alloys #MaterialsEngineering #MetallurgicalEngineering #GATEMT #TestUrSelf
Chia sẻ
Ý kiến bạn đọc (0)