Перлит — это двухфазная пластинчатая (или слоистая) структура, состоящая из чередующихся слоев феррита ( 87,5 мас.%) и цементита (12,5 мас.%), которая встречается в некоторых сталях и чугунах . При медленном охлаждении железоуглеродистого сплава перлит образуется в результате эвтектоидной реакции, когда аустенит охлаждается ниже 723 °C (1333 °F) (температура эвтектоида). Перлит — это микроструктура, встречающаяся во многих распространенных марках сталей.
Эвтектоидный состав аустенита составляет приблизительно 0,8% углерода ; 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 большим содержанием углерода ( гиперэвтектоидные стали ) будут образовывать цементит до достижения эвтектоидной точки. Доля феррита и цементита, образующихся выше эвтектоидной точки, может быть рассчитана из фазовой диаграммы равновесия железо/железо—карбид с использованием правила рычага .
Стали с перлитной (эвтектоидный состав) или близкой к перлитной микроструктуре (близкий к эвтектоидному составу) можно вытягивать в тонкую проволоку. Такая проволока, часто скрученная в канаты, используется в коммерческих целях в качестве рояльной проволоки, канатов для подвесных мостов и в качестве стального корда для армирования шин. Высокая степень вытяжки 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 гиперэвтектоидные перлитные стальные проволоки при холодном вытягивании до истинных (логарифмических) деформаций выше 5 могут даже показывать максимальную прочность на разрыв выше 6 ГПа (870 ksi). [2] Хотя перлит используется во многих инженерных приложениях, происхождение его чрезвычайной прочности не совсем понятно. Недавно было показано, что холодное волочение проволоки не только укрепляет перлит за счет измельчения структуры пластин, но и одновременно вызывает частичное химическое разложение цементита, связанное с повышенным содержанием углерода в ферритной фазе, дефектами решетки, вызванными деформацией в ферритных пластинах, [3] и даже структурным переходом от кристаллического к аморфному цементиту. Разложение, вызванное деформацией, и микроструктурное изменение цементита тесно связаны с несколькими другими явлениями, такими как сильное перераспределение углерода и других легирующих элементов, таких как кремний и марганец , как в цементите, так и в ферритной фазе; изменение аккомодации деформации на границах раздела фаз из-за изменения градиента концентрации углерода на границах раздела; и механическое легирование. [4]
Перлит был впервые обнаружен Генри Клифтоном Сорби и первоначально назван сорбитом, однако сходство микроструктуры с перламутром и особенно оптический эффект, вызванный масштабом структуры, сделали альтернативное название более популярным.
Бейнит — это похожая структура с пластинками, намного меньшими, чем длина волны видимого света , и поэтому не имеет этого перламутрового вида. Он готовится путем более быстрого охлаждения. В отличие от перлита, образование которого включает диффузию всех атомов, бейнит растет по механизму смещения.
Превращение перлита в аустенит происходит при более низкой критической температуре 723 °C (1333 °F). При этой температуре перлит превращается в аустенит в результате процесса зародышеобразования.
Эвтектоидная сталь в принципе может быть полностью преобразована в перлит; доэвтектоидные стали также могут быть полностью перлитными, если преобразованы при температуре ниже нормальной эвтектоидной. [5] [6] Перлит может быть твердым и прочным, но не особенно жестким . Он может быть износостойким из-за прочной пластинчатой сети феррита и цементита. Примерами применения являются режущие инструменты , высокопрочная проволока , ножи , зубила и гвозди .
Медиа, связанные с перлитом на Wikimedia Commons