Perlit (metallurgi)

Perlit (från franska  perle "pärla") är en av de strukturella komponenterna i järn-kol-legeringar - stål och gjutjärn : det är en eutektoid blandning av två faser - ferrit och cementit (i legerade stål  - karbider).

Egenskaper

Pearlit är en produkt av den eutektoida nedbrytningen ( perlitisk omvandling ) av austenit under relativt långsam kylning av järn-kol- legeringar under 727 °C. I detta fall passerar y - järn till a-järn, vars löslighet av kol är från 0,006 till 0,025%; överskott av kol frigörs i form av cementit eller karbider . Beroende på formen särskiljs perlit som lamellär (huvudtypen av perlit; båda faserna är i form av plattor) och granulär (rundade korn, eller kulor, av cementit är belägna mot bakgrund av ferritkorn). Med en ökning av underkylning ökar antalet perlitkolonier, det vill säga områden med en enhetlig orientering av ferrit- och cementitplattor (karbider), och själva plattorna blir tunnare. De mekaniska egenskaperna hos perlit beror främst på det interlamellära avståndet (den totala tjockleken på plattorna i båda faserna): ju mindre den är, desto högre är värdet på draghållfastheten och sträckgränsen och desto lägre är den kritiska temperaturen för kall sprödhet . Med en perlitstruktur underlättas bearbetningen av stål. Dispergerade varianter av perlit kallas sorbitol och troostit .

Pearlite transformation

Perlittransformation är en eutektoid omvandling (sönderfall) av austenit , som sker under 727 ° C (enligt andra källor 723 ° C) och består av samtidig kärnbildning och tillväxt inuti austenit (ɣ-fas) av två nya faser: ferrit (ɑ- fas) och cementit (Fe3C ) med en lamellform. Schematiskt beskrivs processen med formeln:

ɣ→ɑ+Fe 3 C

Pearlitisk omvandling sker i stål som innehåller mer än 0,025 % C (viktprocent), samt i vitt och grått gjutjärn (med undantag för gjutjärn på ferritisk metallbas).

Strukturen som blir resultatet av omvandlingen kallas perlit och den består av tunna alternerande plattor (kristaller) av ferrit och cementit. Sammansättningen av alla tre faserna under långsam kylning är strikt definierad: i olegerat stål eller gjutjärn

• austenit innehåller 0,8 % C
• perlit består av:
  • ferrit - 0,025 % C
  • cementit - 6,67% C (i vikt).

Det följer att ferritplattor är 7,3 gånger tjockare än cementitplattor.

När temperaturen sjunker under 727°C ökar omvandlingshastigheten, når ett maximum vid ~550°C och minskar sedan och sjunker nästan till noll vid ~200°C. Ju lägre omvandlingstemperatur, desto mindre tjocklek på plattorna och desto högre hållfasthetsegenskaper. Den absoluta tjockleken på perlitlameller (interlamellärt avstånd, strukturperiod) varierar vanligtvis från några mikrometer (och då kan de urskiljas i ett vanligt optiskt mikroskop), till tiondelar av en mikron (lameller detekteras endast vid maximal upplösning) och till hundradelar på en mikron (ett elektronmikroskop behövs redan). ). Motsvarande spridda varianter av perlit kallas också sorbitol och troostit .

Kylhastigheten påverkar strukturen och egenskaperna hos ferrit + cementitblandningen. Som ett resultat kan du bli kvalitativt identisk, men annorlunda kallad:

• Perlit - erhålls genom långsam kylning, vanligtvis tillsammans med en massiv ugn med termisk tröghet, det vill säga genom glödgning . Ungefärliga egenskaper: hårdhet  - 200 HB, draghållfasthet  - 600 MPa, sträckgräns  - 300 MPa.
• Sorbitol - erhålls genom kylning i luft (normalisering). Hårdhet - 300 HB, draghållfasthet - 1000 MPa, sträckgräns - 500 MPa.
• Troostit - erhålls vid högre kylningshastighet, vanligtvis i någon sorts mineralolja. Hårdhet - 400 HB, draghållfasthet - 1400 MPa, sträckgräns - 700 MPa.
• Bainit är en ultradispersiv perlit. Hårdhet - 40 - 55 HRC.

Litteratur

• Perlite // Great Soviet Encyclopedia in 30 vols.
• Bunin K. P. , Baranov A. A. Metallografi. - M . : Metalluria, 1970.
• Lakhtin Yu. M. , Leontyeva V. P. Material science, M. , 1990

Ordböcker och uppslagsverk	Stor ryss runt världen Britannica (online)