Pearlite

SEM- mikrofotografi av etsad perlit, 2000X.

Atomsondstomografi av perlit. De röda prickarna indikerar positionerna för kolatomer. Järnatomer visas inte. Nanoröret visas för storleksreferens.

Pearlit förekommer vid eutektoiden av järn-kol-fasdiagrammet (nära det nedre vänstra).

Pearlite är en tvåfasig , lamellär (eller skiktad) struktur som består av omväxlande lager av ferrit (87,5 vikt%) och cementit (12,5 vikt%) som förekommer i vissa stål och gjutjärn . Under långsam nedkylning av en järn-kollegering bildas perlit genom en eutektoid reaktion när austenit svalnar under 723 °C (1 333 °F) (den eutektoida temperaturen). Pearlit är en mikrostruktur som förekommer i många vanliga stålkvaliteter.

Den eutektoida sammansättningen av austenit är cirka 0,8 % kol ; stål med mindre kolhalt ( hypoeutektoid stål ) kommer att innehålla en motsvarande andel relativt rena ferritkristalliter som inte deltar i den eutektoida reaktionen och inte kan omvandlas till perlit. På samma sätt kommer stål med högre kolhalt ( hypereutektoida stål ) att bilda cementit innan de når eutektoidpunkten. Andelen ferrit och cementit som bildas ovanför den eutektoida punkten kan beräknas från järn/järn-karbid-jämviktsfasdiagrammet med hjälp av spakregeln .

Stål med perlitisk (eutektoid sammansättning) eller nära-perlitisk mikrostruktur (nära-eutektoid sammansättning) kan dras in i tunna trådar. Sådana vajrar, ofta buntade till rep, används kommersiellt som pianotrådar, linor för hängbroar och som stålkord för däckförstärkning. Höga grader av tråddragning (logaritmisk töjning över 3) leder till perlitiska trådar med sträckgränser på flera gigapascal. Det gör perlit till ett av de starkaste strukturella bulkmaterialen på jorden. Vissa hypereutektoida perlitiska ståltrådar, när kall tråd dras till sanna (logaritmiska) töjningar över 5, kan till och med visa en maximal draghållfasthet över 6 GPa. Även om perlit används i många tekniska tillämpningar, är ursprunget till dess extrema styrka inte väl förstått. Det har nyligen visat sig att kalltrådsdragning inte bara stärker perliten genom att förfina lamellstrukturen, utan också orsakar partiell kemisk nedbrytning av cementit, associerad med en ökad kolhalt i ferritfasen, deformationsinducerade gitterdefekter i ferritlameller, och t.o.m. en strukturell övergång från kristallin till amorf cementit. Den deformationsinducerade nedbrytningen och mikrostrukturella förändringen av cementit är nära besläktad med flera andra fenomen såsom en stark omfördelning av kol och andra legeringselement som kisel och mangan i både cementit- och ferritfasen; en variation av deformationsanpassningen vid fasgränsytan på grund av en förändring i kolkoncentrationsgradienten vid gränsytan; och mekanisk legering.

Pearlite identifierades först av Henry Clifton Sorby och döptes ursprungligen till sorbit, men likheten mellan mikrostruktur och pärlemor och särskilt den optiska effekten som orsakades av strukturens skala gjorde det alternativa namnet mer populärt.

Bainit är en liknande struktur med lameller mycket mindre än våglängden för synligt ljus och saknar därför detta pärlemorskimrande utseende. Den framställs genom snabbare kylning. Till skillnad från perlit, vars bildning involverar diffusion av alla atomer, växer bainit genom en undanträngande omvandlingsmekanism.

Omvandlingen av perlit till austenit sker vid lägre kritisk temperatur på 723C. Vid denna temperatur ändras perlit till austenit på grund av kärnbildningsprocessen.

Eutektoid stål

Eutektoidstål kan i princip omvandlas helt till perlit; hypoeutektoida stål kan också vara helt perlitiska om de omvandlas vid en temperatur under den normala eutektoiden. Pearlite kan vara hård och stark men är inte särskilt seg . Det kan vara slitstarkt på grund av ett starkt lamellnät av ferrit och cementit. Exempel på applikationer inkluderar skärverktyg , höghållfasta trådar , knivar , mejslar och spikar .

Vidare läsning

Omfattande information om perlit
Introduction to Physical metallurgy av Sidney H. Avner, andra upplagan, McGraw hill-publikationer.
Stål: Bearbetning, struktur och prestanda , Kapitel 15 Högkolhaltiga stål: helt perlelitiska mikrostrukturer och tillämpningar av George Krauss, 2005 års upplaga, ASM International.

externa länkar

Media relaterade till Pearlite på Wikimedia Commons