Martenzit

Martenzit Nedir ?

Martenzit, en kısa tanımla çeliklerde su verme diye tabir edilen hızlı soğutma işlemi sayesinde oluşan yapıya verilen isimdir. Mikroskopta bakıldığında sivri ve keskin hatları belirgindir ve yapı itibariyle çok serttir. Martenzit ismini, Alman metalurjist Adolf Martens‘ten almaktadır.

Yapının Özellikleri

Martenzit, karbon çeliklerde östenit fazına kadar ısıtılan yapının çok yüksek hızlarda soğutulması ile meydana gelir. Soğuma hızı o kadar yüksektir ki, östenit fazında bulunan karbon atomları, sementit fazını ( Fe₃C )elde etmek için kristal yapıdan çıkacak ( difüze olacak ) zamanı bulamaz. Karbon atomları YMK – Yüzey Merkezli Kübik – Östenit fazından çıkacak fırsat bulamayıp, tetragonal forma ( HMT – Hacim Merkezli Tetragonal ) dönüşen sistemde aşırı doygun halde bulunur. Bu da kristal yapıda gerginlik olarak kendini gösterir. Yani olması gerekenden daha fazla karbon atomu bulunduran bir kristal yapıdan söz ediyoruz.

Yukarıdaki TTT ( Time-Temperature-Transformation ) diyagramı bir karbon çelik ( AISI 1050 ) için hazırlanmıştır. Bu diyagramda ” Zaman, Sıcaklık ve Dönüşüm ” birbirleriyle bağlantılı şekilde görülebilmektedir.

Diyagramı inceleyecek olursak, AISI 1050 standardında bir karbon çeliğinin A3 hattının üstünde bir sıcaklık değerine kadar ( yaklaşık olarak 900°C ve üzeri ) ısıtıldığını görmekteyiz. Bu sıcaklığa ısıtılan ve dolayısıyla tamamen östenit yapıda olan bir parçayı, ” Time ” – Zamanı 0.1-1.0 saniye kadar bir süre içerisinde oda sıcaklığına indirirseniz diyagramdan da göreceğiniz üzere yapı tamamen ” Martenzit ” olarak karşımıza çıkacaktır.

Soğuma hızı arttırıldığında, örnek olarak 100 saniyeye çıkarıldığında oluşan yapıda diyagramdan da göreceğiniz üzere, bir miktar östenit, bir miktar beynit de oluşacaktır. Yani; soğuma hızı yavaşladığında kristal yapı değişecek % 100 martenzit oluşmayacaktır. Östenit yapısı bir miktar martenzite, bir miktar beynit ya da perlite dönüşecektir.

Diyagramda okuyacak olursanız, Ms ve Mf arasının hızlı geçilmesi gerekmektedir. Şayet kritik soğuma hızı aşılmaz ise martenzit yapının gücü azalır dolayısı ile sertlik de soğuma hızının yavaşlığıyla aynı oranda azalır.

Son Olarak;

Martenzitle ilgili sizlere vereceğimiz son bilgi ise, yapının bir ” Denge Fazı ” olmadığıdır. Martenzit fazı kararsızdır. Yavaş soğuma hızlarında çeliklerde denge fazları oluşur ve bu fazlar Demir-Karbon Denge diyagramlarında gösterilmektedir. Malzeme derslerinden hatırlayacağınız üzere Fe-C Demir-Karbon Denge Diyagramında Martenzit yapısı gösterilmez. Çünkü ufak müdahaleler ile yapı bozulabilir.

Bu yapı, ısı enerjisi verilerek sıcaklıkla kolaylıkla bozulabilir. Bu da denge yapısında olmadığından kaynaklıdır. Sıcaklıkla bu yapının bozulma hadisesi aslında” Temperleme ” işlemi olarak geçmektedir. Mikroskopta bakıldığında ” iğne ” formunda oluşan bu yapı temperleme ile kısmen ya da tamamen giderilebilir.

Yukarıdaki mikro yapıdan göreceğiniz üzere ” İğne” formu martenzit yapısıdır. Çeliği sert ve kırılgan yapan da bu formdur. Son olarak, yazımızın başında da bahsettiğimiz üzere, bu yapı HMT – Hacim Merkezli Tetragonal ‘dir. Bu kristal yapıda kayma sistemleri çok sınırlıdır. Bu nedenle martenzitte plastik şekil verme kabiliyeti yok denecek kadar azdır. Aşağıda temperleme işlemine tabi tutulmuş martenzit yapısını görebilirsiniz. İğne yapısı ortadan kalkmış ve dolayısı ile yumuşama sağlanmıştır.