Martensit: Was ist damit gemeint?

Gefüge, das beim Abschrecken von Austenit durch eine diffusionslose, scherende Umwandlung entsteht. Im Stahl ist es tetragonal-raumzentriert, mit Kohlenstoff übersättigt und sehr hart.

Japanische Bezeichnung: マルテンサイト

„Martensit“ kommt in 10 Übungsfragen aus 5 Themen vor, darunter Wärmebehandlung und metallische Werkstoffe, Werkstoffverarbeitung und Fügen, Oberflächentechnik und Tribologie.

Fachgebiet: Wärmebehandlung und metallische Werkstoffe

Selbst ausprobieren: Fragen zu Martensit

Welche Aussage über die martensitische Umwandlung in Stahl trifft zu?

  1. ASie läuft langsam ab, wobei Kohlenstoffatome über große Entfernungen diffundieren und an den Austenitkorngrenzen Zementit ausscheiden
  2. BSie ist eine diffusionslose Scherumwandlung, bei der mit Kohlenstoff übersättigter tetragonal-raumzentrierter (trz) Martensit entsteht
  3. CJe langsamer die Abkühlung, desto mehr Zeit haben die Kohlenstoffatome zum Diffundieren und Umordnen, sodass mehr Martensit entsteht
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: B. Sie ist eine diffusionslose Scherumwandlung, bei der mit Kohlenstoff übersättigter tetragonal-raumzentrierter (trz) Martensit entsteht

Wird Austenit schneller als mit der kritischen Abkühlgeschwindigkeit abgeschreckt, bleibt dem Kohlenstoff keine Zeit zur Diffusion; es kommt zu einer scherenden Umwandlung, bei der sich die Atome kollektiv um kleine Beträge verschieben, und es entsteht tetragonal-raumzentrierter (trz) Martensit mit übersättigt gelöstem Kohlenstoff. Da der Kohlenstoff das Gitter in Richtung der c-Achse verzerrt, ist das Gefüge sehr hart und spröde. Die Umwandlung beginnt bei der Ms-Temperatur, schreitet mit sinkender Temperatur fort und hängt kaum von der Haltezeit ab. Ein Zerfall in Ferrit und Zementit unter Diffusion des Kohlenstoffs führt zu Perlit und Bainit, und es ist auch der Perlit, der sich umso leichter bildet, je langsamer abgekühlt wird.

Welche Aussage beschreibt den Unterschied zwischen dem isothermen ZTU-Schaubild (TTT-Diagramm) und dem kontinuierlichen ZTU-Schaubild (CCT-Diagramm) richtig?

  1. ADas isotherme ZTU-Schaubild zeigt die Umwandlung nach Abschrecken auf eine feste Temperatur und Halten, das kontinuierliche die Umwandlung bei stetiger Abkühlung
  2. BDas isotherme ZTU-Schaubild zeigt die Umwandlung bei stetiger Abkühlung, das kontinuierliche die Umwandlung beim Halten auf einer festen Temperatur
  3. CBeide enthalten dasselbe, nur sind die senkrechte und die waagerechte Achse vertauscht
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: A. Das isotherme ZTU-Schaubild zeigt die Umwandlung nach Abschrecken auf eine feste Temperatur und Halten, das kontinuierliche die Umwandlung bei stetiger Abkühlung

Das isotherme ZTU-Schaubild zeigt Beginn und Ende der Umwandlung, wenn austenitisierter Stahl so schnell, dass keine Umwandlung eintritt, auf eine bestimmte Temperatur abgeschreckt und dort gehalten wird; man nutzt es zur Auslegung isothermer Behandlungen wie des Zwischenstufenvergütens (Austempering). Sinkt die Temperatur wie beim realen Härten stetig, verwendet man das kontinuierliche ZTU-Schaubild; dessen Linie für den Umwandlungsbeginn ist gegenüber dem isothermen Schaubild zu längeren Zeiten und tieferen Temperaturen verschoben. Die Aussage, die dem isothermen Schaubild die stetige Abkühlung und dem kontinuierlichen das isotherme Halten zuordnet, vertauscht die beiden Definitionen. Beide sind eigenständige Schaubilder mit der Temperatur auf der senkrechten und der Zeit (logarithmisch) auf der waagerechten Achse; kühlt man so schnell ab, dass die Nase nicht erreicht wird, entsteht Martensit.

„Martensit“ in den Erläuterungen

Fragen, in denen „Martensit“ vorkommt (10)

  1. Welche Aussage über die martensitische Umwandlung in Stahl trifft zu?
  2. Welche Aussage beschreibt den Unterschied zwischen dem isothermen ZTU-Schaubild (TTT-Diagramm) und dem kontinuierlichen ZTU-Schaubild (CCT-Diagramm) richtig?
  3. Die Zugabe von Legierungselementen wie Mn, Cr und Mo verbessert die Einhärtbarkeit von Stahl. Welche Begründung ist richtig?
  4. Wozu dient das Anlassen von gehärtetem Stahl in erster Linie?
  5. Welche Aussage über die Eigenschaften des austenitischen nichtrostenden Stahls mit 18 % Cr und 8 % Ni (SUS304) trifft zu?
  6. Als Richtwert für die Schweißeignung von Stahl wird das Kohlenstoffäquivalent Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 (in Massen-%) berechnet. Welcher Wert kommt dem Ceq eines Stahls mit 0,20 % C, 1,20 % Mn, 0,30 % Cr, 0,10 % Mo, 0 % V, 0,30 % Ni und 0,15 % Cu am nächsten?
  7. Beim Schweißen hochfester Stähle wird vorgewärmt, um Kaltrisse (wasserstoffinduzierte Risse) zu verhindern, die Minuten bis Tage nach dem Schweißen in der Wärmeeinflusszone und anderen Bereichen entstehen. Welche Aussage über die Wirkung des Vorwärmens trifft zu?
  8. Welche Aussage beschreibt den Mechanismus der Superelastizität von Ni-Ti-Legierungen (etwa 50 Atom-% Ni) für kieferorthopädische Drähte und Stents zutreffend? Die Einsatztemperatur liegt über der Rückumwandlungs-Endtemperatur Af.
  9. Bauteile von Baumaschinen werden durch Erdreich mit Quarzsandkörnern (Härte etwa 1000 HV) beansprucht. Welche Aussage über die Werkstoffwahl zur Verringerung des abrasiven Verschleißes trifft zu?
  10. Ein Zahnrad aus kohlenstoffarmem Stahl (etwa 0,2 % C) wird einsatzgehärtet (aufgekohlt und gehärtet). Welche Aussage über diese Behandlung trifft zu?

Rechner für Materialwissenschaft

Verwandte Begriffe

Perlit Einhärtbarkeit Wärmeeinflusszone Anlassen Nichtrostender Stahl Kubisch-flächenzentriertes Gitter (kfz) Kubisch-raumzentriertes Gitter (krz) Kohlenstoffäquivalent Superelastizität Elastizitätsmodul (E-Modul)

Zurück zum Glossar