Pearlite - Pearlite

For det amorfe vulkanske glas, se perlit .
Stål
FagerstaRAÄ2.jpg
Faser
Mikrostrukturer
Klasser
Andre jernbaserede materialer
SEM -mikroskop af ætset perlit, 2000X.
Atomprobe tomografi af pearlite. De røde prikker angiver positionerne af kulstofatomer. Jernatomer er ikke vist. Nanorøret er vist til størrelsesreference.
Pearlit forekommer ved eutektoid af jern-carbon fase diagrammet (nær nederste venstre).

Pearlit er en tofaset , lamellær (eller lagdelt) struktur, der består af skiftevis lag af ferrit (87,5 vægtprocent) og cementit (12,5 vægtprocent), der forekommer i nogle stål og støbejern . Under langsom afkøling af en jern-carbonlegering dannes pearlit ved en eutektoidreaktion , da austenit afkøler under 723 ° C (1.333 ° F) (eutektoidtemperaturen). Pearlite er en mikrostruktur, der forekommer i mange almindelige kvaliteter af stål.

Den eutektoide sammensætning af austenit er cirka 0,8% carbon ; stål med mindre kulstofindhold ( hypoeutektoid stål ) vil indeholde en tilsvarende andel af relativt rene ferritkrystallitter, der ikke deltager i eutektoidreaktionen og ikke kan omdanne til perlit. På samme måde vil stål med et højere kulstofindhold ( hypereutektoidstål ) danne cementit, inden det når det eutektoide punkt. Andelen af ​​ferrit og cementit, der dannes over eutektoidpunktet, kan beregnes ud fra jern/jern -carbid -ligevægtsfasediagrammet ved hjælp af håndtagreglen .

Stål med perlitisk (eutektoid sammensætning) eller nær-perlitisk mikrostruktur (nær eutektoid sammensætning) kan trækkes ind i tynde tråde. Sådanne ledninger, ofte bundtet i reb, bruges kommercielt som klavertråde, reb til hængebroer og som stålsnor til dækforstærkning. Høje grader af trådtrækning (logaritmisk stamme over 3) fører til perlitiske ledninger med flydegrader på flere gigapascal. Det gør pearlite til et af de stærkeste strukturelle bulkmaterialer på jorden. Nogle hypereutektoide perlitiske ståltråde kan, når kold tråd trukket til sande (logaritmiske) stammer over 5, endda vise en maksimal trækstyrke over 6 GPa. Selvom pearlite bruges i mange tekniske applikationer, er oprindelsen til dens ekstreme styrke ikke godt forstået. Det er for nylig blevet vist, at koldtrådstrækning ikke kun styrker perlitten ved at forfine lamellestrukturen, men også samtidig forårsager delvis kemisk nedbrydning af cementit, forbundet med et øget kulstofindhold i ferritfasen, deformation fremkaldte gitterdefekter i ferritlameller og endda en strukturel overgang fra krystallinsk til amorf cementit. Deformationsinduceret nedbrydning og mikrostrukturel ændring af cementit er tæt forbundet med flere andre fænomener, såsom en stærk omfordeling af kulstof og andre legeringselementer som silicium og mangan i både cementitten og ferritfasen; en variation af deformationsindkvarteringen ved fasegrænsefladerne på grund af en ændring i kulstofkoncentrationsgradienten ved grænsefladerne; og mekanisk legering.

Pearlite blev først identificeret af Henry Clifton Sorby og blev oprindeligt navngivet sorbit, men ligheden mellem mikrostruktur og nacre og især den optiske effekt forårsaget af strukturens omfang gjorde det alternative navn mere populært.

Bainite er en lignende struktur med lameller meget mindre end bølgelængden af synligt lys og mangler derfor dette perlemoragtige udseende. Det fremstilles ved hurtigere afkøling. I modsætning til pearlite, hvis dannelse involverer diffusion af alle atomer, vokser bainit ved en fortrængende transformationsmekanisme.

Omdannelsen af ​​perlit til austenit finder sted ved lavere kritisk temperatur på 723C. Ved denne temperatur skifter pearlitten til austenit på grund af kimdannelsesprocessen.

Eutektoid stål

Eutektoid stål kan i princippet omdannes fuldstændigt til perlite; hypoeutektoidstål kan også være fuldstændig perlitiske, hvis de transformeres ved en temperatur under det normale eutektoid. Pearlite kan være hård og stærk, men er ikke særlig hård . Det kan være slidstærkt på grund af et stærkt lamellært netværk af ferrit og cementit. Eksempler på anvendelser omfatter skæreværktøjer , højstyrke ledninger , knive , mejsler og negle .

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links

  • Medier relateret til Pearlite på Wikimedia Commons