Perlit (metalurgia)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Ujednoznacznienie Ten artykuł dotyczy metalurgii. Zobacz też: inne znaczenia tego słowa.

Perlit – płytkowe skupienia ferrytu i cementytu powstałe przez rozpad eutektoidalny austenitu[1]. Składnik stopów żelaza, mieszanina ferrytu i cementytu powstająca z austenitu w wyniku przemiany eutektoidalnej w temperaturze 727 °C; zawierająca 0,77% węgla[2]. Poprzez przemianę eutektoidalną będziemy rozumieć odwracalną przemianę austenitu w perlit (ferryt i cementyt) zachodzącą w stałej temperaturze[1].

Podstawowe informacje[edytuj | edytuj kod]

W stalach perlit składa się z przemiennie ułożonych płytek ferrytu i cementytu. Obszary perlitu, w których płytki są względem siebie równoległe nazywane są koloniami. Kolonie perlitu zarodkują na granicach ziaren austenitu. Przy małych przechłodzeniach, gdy liczba powstających kolonii jest mała, płytki wzrastają przez dłuższy czas bez wzajemnego zderzania się. W przypadku dużych przechłodzeń granice ziaren pokrywają się ciągłą warstwą perlitu już na początku przemiany, a dalszy przebieg polega tylko na pogrubianiu już utworzonych warstw. Zgodnie z tymi mechanizmami zależnymi od wielkości przechłodzenia można wyodrębnić dwa rodzaje perlitu:

  • perlit gruboziarnisty
  • perlit drobnoziarnisty (troostyt)[3].

Im cieńsze są płytki ferrytu i cementytu tym lepszymi własnościami wytrzymałościowymi, a w konsekwencji gorszymi własnościami plastycznymi będzie charakteryzować się stal. Perlit przy powiększeniu około 1000x ujawnia wyraźnie swą budowę płytkową. Przy powiększeniu około 400x płytki ferrytu i cementytu mogą być jeszcze dobrze rozróżnialne. Stosunek grubości płytki ferrytu do grubości płytki cementytu wynosi 7:1[2].

Przemiana perlityczna[edytuj | edytuj kod]

Information icon.svg Osobny artykuł: Przemiana perlityczna.

Przemiana perlityczna reprezentuje dużą grupę przemian eutektoidalnych. Charakteryzują się one tym, iż z jednorodnej fazy wyjściowej powstaje mieszanina dwu nowych faz stałych. Różnią się one od fazy wyjściowej strukturą krystaliczną i składem chemicznym. Przemiana perlityczna jest bardzo podobna do wydzielania nieciągłego[3]. Przemiana perlityczna jest jednym z przypadków przemian dyfuzyjnych austenitu. Zachodzi po ochłodzeniu austenitu poniżej temperatury Ar1[2]. Temperatura Ar1 to temperatura całkowitej przemiany austenitu w ferryt lub w ferryt i cementyt (perlit) podczas chłodzenia[1]. W warunkach równowagi termodynamicznej z austenitu o zawartości 0,77% C powstaje mieszanina eutektoidalna ferrytu o zawartości 0,0218%C i cementytu o zawartości 6,67%C[2][3].

Odkształcenie perlitu[edytuj | edytuj kod]

Podczas odkształcania perlitu następuje rozwinięcie się mozaikowej strukturej w ferrycie. Równanie na chwilową wartość naprężenia potrzebnego do utrzymania płynięcia plastycznego materiału σ zostało zaproponowane przez Embury'ego i Fisher'a.

\sigma = \sigma_{f}\cdot {k \over{(2S_{0})^{1/2}}} \cdot exp({\epsilon \over{4}})
gdzie:

σf – naprężenie w ferrycie [N/m2]
k – stała proporcjonalności związana z wytrzymałością komórkowej struktury [m1/2]
S0 – początkowa odległość międzypłytkowa w perlicie [m]
ε – odkształcenie liniowe

Równanie Embury'iegi-Fisher'a pozwala również na podstawie znanego odkształcenia liniowego oszacować średnią odległość międzypłytkową w perlicie:

S_{A} = S_{0} \cdot exp(- {\epsilon \over{2}})

Odległości międzypłytkowe zmniejszają się wraz ze zwiększaniem prędkości chłodzenia oraz mają one decydujący wpływ na własności perlitu[4].

Przypisy

  1. 1,0 1,1 1,2 Norma PN-EN 10052:1999. Słownik terminów obróbki cieplnej stopów żelaza. 1999-09-24.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 Pacyna Jerzy: Metaloznawstwo. Wybrane zagadnienia. Kraków: UWND AGH, 2005. ISBN 83-89399-93-6.
  3. 3,0 3,1 3,2 Kędzierski Zbigniew: Przemiany fazowe w układach skondensowanych. Kraków: UWND AGH, 2003. ISBN 83-88408-75-5.
  4. Measurement of fine pearlite interlamellar spacing by atomic force microscopy. „Journal of Materials Science”. 32 (4), s. 1005-1008, 01-1997. Berlin, Niemcy: Springer. doi:10.1023/A:1018526305659.