Перлит представляет собой два этапа , пластинчатые (или слоистые) структуру , состоящую из чередующихся слоев феррита (87,5 мас%) и цементита (12,5% масс) , которое происходит в некоторых сталей и чугунов . Во время медленного охлаждения сплава железо-углерод перлит образуется в результате эвтектоидной реакции, когда аустенит охлаждается ниже 723 ° C (1333 ° F) (температура эвтектоида). Перлит - это микроструктура, встречающаяся во многих распространенных марках сталей.
Эвтектоидный состав аустенита составляет примерно 0,8% углерода ; Сталь с меньшим содержанием углерода ( доэвтектоидная сталь ) будет содержать соответствующую долю относительно чистых кристаллитов феррита, которые не участвуют в эвтектоидной реакции и не могут превращаться в перлит. Точно так же стали с более высоким содержанием углерода ( заэвтектоидные стали ) будут образовывать цементит до достижения точки эвтектоида. Долю феррита и цементита, образующихся выше эвтектоидной точки, можно рассчитать по диаграмме состояния равновесия железо / железо-карбид с использованием правила рычага .
Стали с перлитной (эвтектоидный состав) или почти перлитной микроструктурой (почти эвтектоидный состав) могут быть вытянуты в тонкие проволоки. Такая проволока, часто связанная в веревки, коммерчески используется в качестве проволоки для фортепиано, веревок для подвесных мостов и в качестве стального корда для армирования шин. Высокая степень волочения проволоки (логарифмическая деформация выше 3) приводит к получению перлитной проволоки с пределом текучести в несколько гигапаскалей. Это делает перлит одним из самых прочных конструкционных объемных материалов на Земле. [1] Некоторые заэвтектоидные перлитные стальные проволоки, когда холодная проволока протягивается до истинной (логарифмической) деформации выше 5, могут даже показать максимальную прочность на разрыв выше 6 ГПа. [2] Хотя перлит используется во многих инженерных приложениях, происхождение его чрезвычайной прочности до конца не изучено. Недавно было показано, что волочение из холодной проволоки не только упрочняет перлит за счет улучшения структуры ламелей, но и одновременно вызывает частичное химическое разложение цементита, связанное с повышенным содержанием углерода в ферритной фазе, деформационными дефектами решетки в ферритных пластинах [3 ] и даже структурный переход от кристаллического цементита к аморфному. Вызванное деформацией разложение и изменение микроструктуры цементита тесно связаны с несколькими другими явлениями, такими как сильное перераспределение углерода и других элементов сплава, таких как кремний и марганец, как в цементитной, так и в ферритной фазе; изменение аккомодации деформации на границах раздела фаз из-за изменения градиента концентрации углерода на границах раздела; и механическое легирование. [4]
Перлит был впервые идентифицирован Генри Клифтоном Сорби и первоначально назван сорбитом, однако сходство микроструктуры с перламутром и особенно оптический эффект, вызванный масштабом структуры, сделали альтернативное название более популярным.
Бейнита аналогичная структура с пластинками намного меньше , чем длина волны в видимом свете и , таким образом , испытывает недостаток в этом перламутровом внешнем виде. Готовится путем более быстрого охлаждения. В отличие от перлита, образование которого включает диффузию всех атомов, рост бейнита происходит по механизму превращения смещения.
Превращение перлита в аустенит происходит при более низкой критической температуре 723 ° C. При этой температуре перлит превращается в аустенит в результате процесса зародышеобразования.
Эвтектоидная сталь
Эвтектоидная сталь в принципе может быть полностью преобразована в перлит; Доэвтектоидные стали также могут быть полностью перлитными, если их трансформировать при температуре ниже нормальной эвтектоидности. [5] [6] Перлит может быть твердым и сильным , но не является особенно жестким . Он может быть износостойким из-за прочной пластинчатой сетки из феррита и цементита. Примеры применения: режущие инструменты , высокопрочная проволока , ножи , долота и гвозди .
Рекомендации
- ^ Raabe, D .; Чой, П.П .; Li, YJ; Костка, А .; Sauvage, X .; Lecouturier, F .; Hono, K .; Kirchheim, R .; Pippan, R .; Эмбери, Д. (2010), Металлические композиты, обработанные с помощью экстремальной деформации - К пределу прочности в объемных материалах , 35 , Бюллетень MRS, стр. 982.
- ^ Li, Y .; Raabe, D .; Хербиг, MJ; Чой, П.П .; Перейти к с.; Костка, А .; Yarita, H .; Bochers, C .; Кирххейм, Р. (2014), Сегрегация стабилизирует нанокристаллическую объемную сталь с прочностью , близкой к теоретической , 113 , Physical Review Letters, стр. 106104, PMID 25238372.
- ^ Чен, YZ; Csiszár, G .; Cizek, J .; Westerkamp, S .; Borchers, C .; Ungár, T .; Перейти к с.; Лю, Ф .; Кирххейм, Р. (2013-04-10). «Дефекты в углеродистом феррите холоднотянутой проволоки из перлитной стали». Металлургическая и Транзакции материалов A . 44 (8): 3882–3889. DOI : 10.1007 / s11661-013-1723-х . ISSN 1073-5623 . S2CID 135839236 .
- ^ Li, YJ; Чой, П.П .; Borchers, C .; Westerkamp, S .; Перейти к с.; Raabe, D .; Кирххайм, Р. (2011), "Атомно-масштабные механизмы деформационного цементита в перлите разложения", Acta Materialia , 59 (10): 3965, DOI : 10.1016 / j.actamat.2011.03.022.
- ^ Альваренга HD, Ван де Путте Т., Ван Стинберг Н., Сиетсма Дж., Террин Х. (апрель 2009 г.). «Влияние морфологии и микроструктуры карбидов на кинетику поверхностного обезуглероживания C-Mn сталей». Metall Mater Trans . 46 : 123–133. DOI : 10.1007 / s11661-014-2600-у . S2CID 136871961 .
- ^ http://www.engnetglobal.com/tips/glossary.aspx?word=Eutectoid+Steel
дальнейшее чтение
- Исчерпывающая информация о перлите
- Введение в Металлургию Сиднея Х. Авнера, второе издание, публикации McGraw Hill.
- Стали: обработка, структура и характеристики , глава 15 Высокоуглеродистые стали: полностью перлитные микроструктуры и применения Джорджа Краусса, издание 2005 г., ASM International.
Внешние ссылки
- СМИ, связанные с перлитом, на Викискладе?