Перлит – темір-көміртекті қорытпалардың құрылымы. Феррит пен цементиттің қабатты құрылысы, пайда болу шарттары, түрлері және шойындағы ролі жайлы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Феррит пен цементиттің қабатты құрылымы
Аморфты жанартау шынысы
Lamellar structure of ferrite and cementite
the amorphous volcanic glass
Перлит – кейбір болаттар мен шойын түрлерінде кездесетін, ферриттен (87,5 салмақ%) және цементиттен (12,5 салмақ%) кезектесіп орналасқан қабаттардан тұратын екі фазалы, қабатты (немесе ламельді) құрылым. Темір-көміртегі қорытпасын баяу салқындату кезінде, перлит эвтектоид реакциясы арқылы австенит эвтектоид температурасынан төмен салқындағанда пайда болады. Перлит – көптеген қолданылатын болат сорттарында кездесетін микроқұрылым.
Pearlite is a two phased, lamellar (or layered) structure composed of alternating layers of ferrite (87.5 wt%) and cementite (12.5 wt%) that occurs in some steels and cast irons. During slow cooling of an iron carbon alloy, pearlite forms by a eutectoid reaction as austenite cools below (the eutectoid temperature). Pearlite is a microstructure occurring in many common grades of steels.
Құрамы
Аустениттің эутектоидтық құрамы шамамен 0,8% көміртекті құрайды; көміртектілігі аз болат (гипоэутектоидтық болат) эутектоидтық реакцияға қатыспайтын және перлитке айнала алмайтын салыстырмалы түрде таза феррит кристаллиттерінің тиісті үлесін қамтиды. Сол сияқты, көміртегі мөлшері жоғары болаттар (гиперэутектоидтық болаттар) эутектоидтық нүктеге жеткенше цементит түзеді. Эутектоидтық нүктеден жоғары феррит пен цементиттің үлесін темір/темір-карбид тепе-теңдік фазалық диаграммасынан рычаг ережесін қолдану арқылы есептеуге болады. Перлиттік (эутектоидтық құрамдас) немесе перлиттік микроқұрылымға жақын (эутектоидтық құрамдас) болаттарды жұқа сымдарға тартуға болады. Мұндай сымдар көбінесе арқанға тоғыстырылады және пианино сымдары, аспалы көпірлерге арналған арқандар, сондай-ақ дөңгелектерді нығайтуға қолданылатын болат сым ретінде қолданылады. Сымды тартудың жоғары дәрежесі (логарифмдік кернеу 3-тен жоғары) бірнеше гигапаскальдық беріктігі бар перлиттік сымдарға әкеледі, бұл перлитті жер бетіндегі ең берік құрылымдық материалдардың біріне айналдырады. Кейбір гиперэутектоидтық перлиттік болат сымдарды суық сымға тарту арқылы (логарифмдік кернеу 5-тен жоғары) тіпті жоғары созу беріктігіне қол жеткізуге болады. Перлит көптеген инженерлік қолданымдарда қолданылса да, оның ерекше беріктігінің себебі толыққанды түсініксіз. Жақында суық сымға тарту перлиттің ламелдік құрылымын ұсартады, сонымен қатар цементиттің ішінара химиялық ыдырауын тудырады, бұл феррит фазасының көміртегінің мөлшерінің артуымен, феррит ламеллаларындағы деформацияға байланысты тордың ақауларымен және тіпті кристалдықтан аморфты цементитке құрылымдық өтумен байланысты. Цементиттің деформацияға байланысты ыдырауы мен микроқұрылымдық өзгеруі көміртек және кремний, марганец сияқты басқа қорытпа элементтерінің цементит және феррит фазаларында күшті қайта бөлінуі, фазалық интерфейстердегі деформацияны қабылдаудың өзгеруі (интерфейстердегі көміртегі концентрациясының градиентінің өзгеруіне байланысты) және механикалық қорытпа сияқты бірнеше басқа құбылыстармен тығыз байланысты. Перлитті алғаш Генри Клифтон Сорби анықтаған және бастапқыда сорбит деп атаған, бірақ микроқұрылысының анағұрлым (жемшөп) құрылысына ұқсастығы және құрылымның масштабынан туындаған оптикалық эффект балама атауды кеңінен танымал етті. Бейнит – бұл ұқсас құрылым, оның ламеллалары көрінетін жарықтың толқын ұзындығынан әлдеқайда кіші, сондықтан оның анағұрлымды (жемшөп) көрінісі жоқ. Ол тездетілген салқындату арқылы дайындалады. Перлиттен айырмашылығы, оның түзілуі барлық атомдардың диффузиясын қамтиды, ал бейнит ығыстырушы трансформация механизмімен өседі. Перлиттің аустенитке өтуі төменгі сынаптық температурада жүреді. Бұл температурада перлит ядролық процеске байланысты аустенитке айналады.
The eutectoid composition of austenite is approximately 0.8% carbon; steel with less carbon content (hypoeutectoid steel) will contain a corresponding proportion of relatively pure ferrite crystallites that do not participate in the eutectoid reaction and cannot transform into pearlite. Likewise steels with higher carbon content (hypereutectoid steels) will form cementite before reaching the eutectoid point. The proportion of ferrite and cementite forming above the eutectoid point can be calculated from the iron/iron—carbide equilibrium phase diagram using the lever rule. Steels with pearlitic (eutectoid composition) or near pearlitic microstructure (near eutectoid composition) can be drawn into thin wires. Such wires, often bundled into ropes, are commercially used as piano wires, ropes for suspension bridges, and as steel cord for tire reinforcement. High degrees of wire drawing (logarithmic strain above 3) leads to pearlitic wires with yield strengths of several gigapascals. It makes pearlite one of the strongest structural bulk materials on earth. Some hypereutectoid pearlitic steel wires, when cold wire drawn to true (logarithmic) strains above 5, can even show a maximal tensile strength above Although pearlite is used in many engineering applications, the origin of its extreme strength is not well understood. It has been recently shown that cold wire drawing not only strengthens pearlite by refining the lamellae structure, but also simultaneously causes partial chemical decomposition of cementite, associated with an increased carbon content of the ferrite phase, deformation induced lattice defects in ferrite lamellae, and even a structural transition from crystalline to amorphous cementite. The deformation induced decomposition and microstructural change of cementite is closely related to several other phenomena such as a strong redistribution of carbon and other alloy elements like silicon and manganese in both the cementite and the ferrite phase; a variation of the deformation accommodation at the phase interfaces due to a change in the carbon concentration gradient at the interfaces; and mechanical alloying. Pearlite was first identified by Henry Clifton Sorby and initially named sorbite, however the similarity of microstructure to nacre and especially the optical effect caused by the scale of the structure made the alternative name more popular. Bainite is a similar structure with lamellae much smaller than the wavelength of visible light and thus lacks this pearlescent appearance. It is prepared by more rapid cooling. Unlike pearlite, whose formation involves the diffusion of all atoms, bainite grows by a displacive transformation mechanism. The transformation of pearlite to austenite takes place at lower critical temperature of At this temperature pearlite changes to austenite because of nucleation process.
Еутектоидты болат
Еутектоидтық болат принцип бойынша толығымен перлитке айналуы мүмкін; гипоэутектоидтық болаттар да қалыпты эутектоидтан төмен температурада өзгеруі жағдайында толығымен перлитті болуы мүмкін. Перлиттің қаттылығы мен беріктігі жоғары болуы мүмкін, бірақ ол аса мойынтық емес. Феррит пен цементиттің берік қабаттық құрылымының арқасында тозуға төзімді болуы мүмкін. Оның қолданылу мысалдарына кесу құралдары, жоғары беріктікті сымдар, пышақтар, шанашқылар және шегелер жатады.
Eutectoid steel can in principle be transformed completely into pearlite; hypoeutectoid steels can also be completely pearlitic if transformed at a temperature below the normal eutectoid. Pearlite can be hard and strong but is not particularly tough. It can be wear resistant because of a strong lamellar network of ferrite and cementite. Examples of applications include cutting tools, high strength wires, knives, chisels, and nails.