Перлит - Pearlite

Для аморфный вулканическое стекло, см. перлит.
Стали
FagerstaRAÄ2.jpg
Микроструктуры
Классы
Другие материалы на основе железа
SEM микрофотография протравленного перлита, 2000 г.
Атомно-зондовая томография перлита. Красные точки обозначают положения атомов углерода. Атомы железа не показаны. Нанотрубка показана для справки по размеру.
Перлит встречается на эвтектоид фазовой диаграммы железо-углерод (в нижнем левом углу).

Перлит это двухфазный, пластинчатый (или слоистая) структура, состоящая из чередующихся слоев феррит (87,5 мас.%) И цементит (12,5 мас.%), Что встречается в некоторых стали и чугуны. При медленном охлаждении сплава железо с углеродом перлит образуется за счет эвтектоид реакция как 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%. углерод; сталь с меньшим содержанием углерода (доэвтектоидная сталь ) будет содержать соответствующую долю относительно чистых кристаллитов феррита, которые не участвуют в эвтектоидной реакции и не могут превратиться в перлит. Аналогично стали с более высоким содержанием углерода (заэвтектоидные стали ) будет образовывать цементит до достижения точки эвтектоида. Долю феррита и цементита, образующихся выше точки эвтектоида, можно рассчитать по диаграмме состояния равновесия железо / железо-карбид, используя правило рычага.

Стали с перлитной (эвтектоидный состав) или почти перлитной (почти эвтектоидный состав) микроструктурой могут быть вытянуты в тонкие проволоки. Такая проволока, часто связанная в канаты, коммерчески используется в качестве проволоки для фортепиано, канатов 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 проволоки из перлитной стали, когда холодная проволока протягивается до истинной (логарифмической) деформации выше 5, может 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 методом 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 фазах; изменение аккомодации деформации на границах раздела фаз за счет изменения градиента концентрации углерода на границах раздела; и механическое легирование.[4]

Перлит был впервые идентифицирован Генри Клифтон Сорби первоначально названный сорбит, однако сходство микроструктуры с перламутр и особенно оптический эффект, вызванный масштабом конструкции, сделал альтернативное название более популярным.

Бейнит аналогичная структура с ламелями намного меньше, чем длина волны из видимый свет и поэтому ему не хватает перламутрового внешнего вида. Готовится путем более быстрого охлаждения. В отличие от перлита, образование которого связано с диффузией 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 эвтектоидной.[5][6] Перлит может быть твердым и прочным, но не особенно жесткий. Он может быть износостойким из-за прочной пластинчатой ​​сетки из феррита и цементита. Примеры приложений включают режущие инструменты, высокая сила провода, ножи, долота, и гвозди.

Рекомендации

  1. ^ Raabe, D .; Choi, P.P .; Li, Y.J .; Костка, А .; Sauvage, X .; Lecouturier, F .; Hono, K .; Kirchheim, R .; Pippan, R .; Эмбери, Д. (2010), Металлические композиты, обработанные методом экстремальной деформации - на пути к пределу прочности для сыпучих материалов, 35, Бюллетень МИСС, стр. 982.
  2. ^ Li, Y .; Raabe, D .; Хербиг, М. Дж .; Choi, P.P .; Перейти к с.; Костка, А .; Yarita, H .; Bochers, C .; Кирхгайм, Р. (2014), Сегрегация стабилизирует объемную нанокристаллическую сталь с прочностью, близкой к теоретической., 113, Physical Review Letters, стр. 106104, г. PMID  25238372.
  3. ^ Chen, Y. Z .; Csiszár, G .; Cizek, J .; Westerkamp, ​​S .; Borchers, C .; Ungár, T .; Перейти к с.; Лю, Ф .; Кирххейм, Р. (10 апреля 2013 г.). «Дефекты в обогащенном углеродом феррите холоднотянутой проволоки из перлитной стали». Металлургические операции и операции с материалами A. 44 (8): 3882–3889. Дои:10.1007 / s11661-013-1723-х. ISSN  1073-5623. S2CID  135839236.
  4. ^ Li, Y.J .; Choi, P.P .; Borchers, C .; Westerkamp, ​​S .; Перейти к с.; Raabe, D .; Кирххейм, Р. (2011), "Механизмы разложения цементита в перлите, вызванные деформацией, на атомном уровне", Acta Materialia, 59 (10): 3965, Дои:10.1016 / j.actamat.2011.03.022.
  5. ^ 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». Металл Матер Транс А. 46: 123–133. Дои:10.1007 / s11661-014-2600-у. S2CID  136871961.
  6. ^ http://www.engnetglobal.com/tips/glossary.aspx?word=Eutectoid+Steel

дальнейшее чтение

внешняя ссылка

  • СМИ, связанные с Перлит в Wikimedia Commons