Martensit

Beim Erhitzen von härtbarem Stahl entsteht die Kristallstruktur Austenit. Erfolgt danach eine schnelle Abkühlung (Abschrecken) unterhalb der Martensitstarttemperatur M_S, haben die Kohlenstoffatome im Austenit keine Zeit zum Diffundieren. Stattdessen bilden sich mit sehr hoher Geschwindigkeit Martensitplatten bzw. Martensitnadeln. Das Resultat ist feinnadeliger Martensit. 

Man spricht auch von einem diffusionslosen Umklappvorgang, weil die martensitische Umwandlung durch eine Veränderung der Winkel des Ausgangsgitters entsteht. Das kubisch-flächenzentrierte Austenitgitter wird also umgeklappt – die so gebildete martensitische Gitterstruktur ist tetragonal raumzentriert. Die Größe der einzelnen Martensitplatten wird hauptsächlich durch Schlackeneinschlüsse, Korngrenzen oder andere Martensitplatten bestimmt. 

Je höher der Kohlenstoffgehalt des Stahls, desto höher ist die Härte, die erreicht werden kann. Mit steigendem Kohlenstoffgehalt sinkt auch die Martensitfinishtemperatur M_F. Das ist der Punkt, an dem keine weitere Umwandlung mehr von Austenit in Martensit stattfindet. Diese Temperatur kann weit unter Raumtemperatur liegen. Bis dahin verbleibt instabiler Restaustenit im Metall, der sich bei Temperaturänderungen strukturell verändern kann.

Durch ein Anlassen bei Temperaturen bis 720 °C kann Restaustenit in Ferrit und kugelig eingelagerten Zementit umwandelt werden. Dazu sind lange Glühzeiten von bis zu 10 Stunden notwendig.