Terminas „martensitas“ paprastai reiškia plieno formą, turinčią savitą atominę struktūrą, sukurtą per procesą, vadinamą martensitine transformacija. Martensitas yra labai kietas, o tai reiškia, kad jis lengvai neįskils ir nesibraižo; Dėl to jis yra populiarus įrankių, tokių kaip plaktukai ir kaltai, taip pat kardai, pasirinkimas. Tačiau jis yra trapus, todėl veikiau lūžta, o ne sulinks, kai bus per daug spaudžiamas. Martensitas pagamintas iš austenito – kieto geležies tirpalo, kuriame yra nedidelis kiekis anglies.
Fazių pokyčiai
Austenitas turi ypatingą kristalinę struktūrą, žinomą kaip į veidą orientuotas kubas (FCC). Tai reiškia, kad kiekvienas kubinis vienetas turi grotelių tašką kiekvienos pusės centre ir kiekviename kampe; sujungus gardelės taškus, kristalas atrodytų kaip kvadratinė dėžutė su X kiekvienoje pusėje. Šio tipo plienas pradeda formuotis esant maždaug 1,350 °F (732 °C) temperatūrai. Austenite gali būti daugiau anglies nei kitose geležies formose. Jei leidžiama natūraliai atvėsti, austenitas virsta feritu (alfa geležimi arba gryna geležimi) ir cementitu (geležies karbidu).
Martensitinė transformacija įvyksta, kai austenitas greitai atšaldomas procese, vadinamame gesimu. Spartus temperatūros kritimas sulaiko anglies atomus geležies atomų kristalinėse struktūrose. Dėl to kristalai keičiasi iš FCC į į kūną orientuotus tetragoninius (BCT); kristalai yra ištempti taip, kad jie būtų kvadratiniai kiekviename gale, bet ilgesni iš šonų (kaip batų dėžutė), o grotelių taškai, kurie buvo kiekvieno paviršiaus centre, dabar yra sujungti viename kristalo centro taške. Ši nauja struktūra yra tai, kas labai padidina plieno kietumą.
Grūdinimas
Gautas martensitinis plienas yra itin kietas, tai reiškia, kad jis nesibraižys, bet labai trapus, todėl veikiamas streso sulaužys. Siekiant pašalinti šį silpnumą, martensitas kaitinamas procese, vadinamame grūdinimu, dėl kurio martensitas iš dalies virsta feritu ir cementitu. Šis grūdintas plienas nėra toks kietas, bet tampa kietesnis (mažiau linkęs lūžti) ir lankstesnis, todėl geriau tinkamas naudoti pramonėje.
Naudoja
Dėl grūdinto martensito kietumo jis yra gera įrankių plieno medžiaga, nes tokioms reikmėms svarbus atsparumas dilimui ir deformacijai. Tai įprastas mašinų dalių ir kalimo štampų komponentas. Grūdintas plienas, kuriame yra silicio, dažnai naudojamas spyruokliniam plienui, iš kurio galima gaminti spyruokles, muzikos instrumentų stygas ir traukinių modelių bei kitų žaislų komponentus. Spyruoklinis plienas gali būti susuktas arba sulenktas be nuolatinės deformacijos, todėl jis yra geras pasirinkimas komponentams, kuriems reikia, kad plienas nuolat judėtų be degradacijos.
Nerūdijantis plienas, kuriame yra chromo, taip pat geležies ir anglies, taip pat gali būti pagamintas su martenistine kristaline struktūra. Ši forma yra mažiau atspari korozijai nei kitų formų nerūdijantis plienas, tačiau ji taip pat yra tvirtesnė ir daugeliu atvejų lengviau apdirbama. Vienas iš gaminimo būdų, vadinamas grūdinimu krituliais (arba grūdinimu senstant), prideda priemaišų, pvz., chromo ir nikelio, ilgesnio terminio apdorojimo metu; nuo kritulių grūdintas martensitinis nerūdijantis plienas pasižymi dar didesniu stiprumu ir dideliu atsparumu korozijai. Toks plienas dažnai naudojamas karinėse ir aviacijos srityse.
Displacinė transformacija
Martensitinė transformacija yra geriausiai žinomas išstumiančios transformacijos pavyzdys – fazių kaitos tipas, kai medžiagos atomai vienu metu juda nedideliais atstumais, o ne sklinda atskirai didesniais atstumais. Fazės pokytis įvyksta, kai medžiaga pereina iš vienos būsenos, kaip kieta, į kitą, kaip skysta. Kadangi jie taip gerai žinomi kaip išstumiamoji transformacija, terminai „martensitas“ arba „martensitinis“ kartais vartojami platesne prasme apibūdinti bet kokią medžiagą, pagamintą išstumiančios transformacijos būdu.