Что такое пластинчатый и зернистый перлит
Что такое пластинчатый и зернистый перлит
Как мы знаем, перлит – это структурная составляющая сталей и чугунов. Перлит – эвтектоидная смесь феррита и цементита. Не забудем, что эвтектоидная – значит это превращение из твердой фазы (аустенит) в опять же твердую фазу (перлит) при 727 0 С.
В обычных условиях перлит пластинчатый. На рис.1 показан именно такой перлит в стали 30. Светлые зерна – феррит, полосатые – перлит. Полоски чередуются – феррит и цементит. Если травить 4%-ым раствором азотной кислоты в этиловом спирте (как мы травим на лабораторной работе), то и цементит и феррит имеют белый цвет, а граница между ними – темный. Если пластинки широкие, то границы между пластинками видны очень хорошо. На рис.2 показан такой перлит в стали, в которой углерода немножко меньше, чем 0,8%. На рис.2а показаны достаточно ровные пластинки, на рис. 2б – помельче, зато хорошо видны отдельные перлитные колонии (группа пластинок, имеющих одно направление).
 |  |
| а | б |
Рисунок 1. Пластинчатый перлит в стали 30.
 |  |
| а | б |
Рисунок 2. Крупные пластинки перлита в углеродистой стали.
 |  |
| а | б |
Рисунок 3. Перлит в стали 12ХМ (теплостойкая сталь, образец бесшовной трубы для работы при высоких температурах).
Если отжиг продолжить, то процесс изменения структуры идет дальше, и постепенно структура становится совершенно однородной. На рисунке 4а показано дальнейшее изменение зернистого перлита – цементит укрупняется, зерна феррита уже нельзя различить, но включения цементита еще расположены группами на месте бывших зерен пластинчатого перлита. На рис.4б – структура однородная и состоит из ферритной матрицы и круглых (глобулярных) включений цементита. Феррит выглядит темным из-за большого времени травления.
 |  |
| а | б |
Рисунок 4. Формирование феррито-карбидной смеси в стали 15Х5М при отжиге (а) и окончательно сформированная феррито-карбидная смесь в подшипниковой стали ШХ15.
Перлит
Структура перлита
Дисперсные разновидности перлита иногда называют сорбитом и трооститом.
Зернистый перлит и пластинчатый перлит
Перлитные структуры могут быть двух типов: пластинчатые и зернистые. В зернистом перлите цементит находится в виде зёрнышек. В пластинчатом перлите цементит находится в виде пластинок (см. рисунок).
При исходном нагреве стали до 900°C получился пластинчатый перлит, причём более низкая температура даёт более дисперсную структуру. В такой же стали при тех же температурах превращения, но после невысокого нагрева (780°), получился зернистый перлит [1].
Размер цементитных зёрен в перлите зависит от температуры превращения аустенита, а форма цементита в перлите зависит от температуры нагрева (или температуры аустенизации).
Свойства перлита
Свойства перлита зависят от типа, размера и формы цементитных зёрен, от расстояния между пластинами, а также от других факторов. Предел прочности пластинчатого перлита 80 кг/мм, относительное удлинение 10-12%. Прочность и твердость зернистого перлита несколько меньше, зато выше пластические свойства. Благодаря α-железу перлит обладает магнитными свойствами.
Твёрдость перлита
Значения твёрдости перлита, в зависимости от структуры и степени дисперсности могут меняться от При более дисперсном строении перлита твёрдость его повышается. Зависимость твёрдости от межпластинчатого расстояния (S) различных перлитных структур представлена в таблице [3]:
| . | Перлит | Сорбит | Троостит |
| S, мкм | 0,6-0,7 | 0,25 | 0,1 |
| Твёрдость, HB | 180 | 250 | 400 |
Значения твёрдости перлита из различных источников: твёрдость пластинчатого перлита 180-230 HB, твёрдость зернистого перлита 160-190 HB.
Перлит вспученный
Перлит вспученный находит применение прежде всего в строительстве: при изготовлении эффективной штукатурки, кирпича и блоков из искусственного перлитового камня (преимуществами которого являются малый вес и лёгкость обработки), в качестве звукоизоляционного наполнителя, утеплителя и т.д. Кроме того вспученный перлит применяют в сельском хозяйстве и не только.
Автор: Корниенко А.Э. (ИЦМ)
Зернистый перлит и пластинчатый перлит
Перлитные структуры могут быть двух типов: пластинчатые и зернистые. В зернистом перлите цементит находится в виде зёрнышек. В пластинчатом перлите цементит находится в виде пластинок.
Однородный (гомогенный) аустенит всегда превращается в пластинчатый перлит. Нагрев до высокой температуры, когда создаются условия для образования более однородной структуры, способствует появлению пластинчатых структур. Неоднородный аустенит при всех степенях переохлаждения даёт зернистый перлит. Нагрев до невысокой температуры приводит к образованию зернистого перлита. Вероятно, образованию зернистого цементита способствуют оставшиеся не растворёнными в аустените частицы, являющиеся дополнительными центрами кристаллизации.
Размер цементитных зёрен в перлите зависит от температуры превращения аустенита, а форма цементита в перлите зависит от температуры нагрева (или температуры аустенизации).
Свойства перлита
Механические свойства перлита зависят в первую очередь от суммарной толщины пластинок обоих фаз: чем оно меньше, тем выше значение предела прочности и предела текучести и ниже критическая температура хладоломкости. При перлитной структуре облегчается механическая обработка. Перлитные конструкционные стали обладают достаточно высокой прочностью и пластичностью. Иногда различают разновидности перлита: сорбит – дисперсный перлит, тростит – высокодисперсный перлит.
Бейнит
Бейнит прочнее перлита, причем его прочностные свойства растут с понижением температуры изотермического превращения.
Бейнитные структуры образуются в результате превращения аустенита при температуре 250-500°С и непрерывного охлаждения аустенизированного легированного чугуна со скоростью выше критической или изотермической выдержки аустенизированного чугуна в интервале температур бейнитного превращения.
Бейнитные структуры нестабильны, поэтому максимальные температуры эксплуатации и отпуска не должны превышать температур изотермического распада аустенита.
Свойства бейнита определяются его структурой, которая при данной температуре аустенизации (Та) и длительности аустенизации (ta) зависит от температуры изотермической выдержки (Ти)и длительности изотермической выдержки (tи) в области температур бейнитного превращения. С понижением температуры изотермической выдержки (Tи) массовая доля углерода в феррите бейнита повышается, структура его приобретает игольчатый характер, прочность и твердость сначала растут, а затем снижаются. Различают верхний бейнит и нижний бейнит, которые отличаются друг от друга не только по виду микроструктуры, но и по свойствам.
Нижний бейнит отличается от верхнего более ярко выраженными игольчатостью и рельефностью структуры.
Верхний бейнит — бейнит с перистым строением, образуется из переохлажденного аустенита в интервале 500-350 °С; состоит из частиц феррита в форме реек толщиной
Общим в кинетике превращений в твердом состоянии, приводящих к образованию мартенсита, является: отсутствие диффузионных перемещений атомов; развитие превращения главным образом в процессе непрерывного охлаждения; образование кристаллов мартенсита по сдвиговому механизму (подобно образованию механических двойников), приводящему к созданию рельефа.
Высокая твердость и сопротивление деформации стали с мартенситной структурой объясняется созданием тонкой мозаичности зерен в результате аустенито-мартенситного превращения и главным образом высоким пределом упругости самих кристаллов мартенсита, связанным с присутствием внедренного в них углерода. Поэтому, чем выше содержание углерода в мартенсите, тем выше и твердость стали после закалки.
ПЕРЛИТ
ПЕРЛИТ – структурная составляющая в углеродистых и легированных сталях и чугунах, возникающая при эвтектоидном превращении (см МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЕ) согласно диаграмме состояния железо – углерод. Перлит состоит из двух фаз – феррита и цементита, феррит – железо с очень малым количеством углерода (до 0,03%), а цементит – химическое соединение Fe3C, содержащее по массе 6,67%С. Среднее содержание углерода в перлите – 0,8%С, а сталь с целиком перлитной структурой, содержащая 0,8% углерода, называется эвтектоидной. При содержании углерода менее 0,8% сталь состоит из перлита и феррита, если углерода более 0,8% – из перлита и, в соответствии с диаграммой состояния железо – углерод.
При металлографическом исследовании изучается срез поверхности металла (металлографический шлиф), который подвергается шлифовке, полировке и химическому травлению специально подобранными реактивами. Химическая активность цементита больше, чем феррита, поэтому под микроскопом сильно протравленные участки цементита имеют черный цвет, а участки феррита сохраняют светлый цвет.
Перлит обычно имеет пластинчатую структуру, каждое зерно перлита состоит из параллельных пластинок феррита и цементита шириной в десятые доли мкм. Длина пластинок соответствует размеру зерен металла, и пластинки идут от одной границы зерна к другой. Если такая объемная пластинчатая структура пересекается плоскостью шлифа и подвергается травлению, то на ее поверхности возникает полосчатая структура из светлых полосок феррита и тонких полосок цементита. При различных термообработках ширина полосок (межпластиночное расстояние) может быть различным, ширина полосок цементита в 7 раз меньше, чем полосок феррита. При длительной выдержке при высоких температурах зерна феррита и цементита могут переходить из пластинчатой формы в округлую, и на металлографическом шлифе наблюдаются мелкие, темные, округлые зерна цементита на фоне крупных зерен феррита.
Перлит – продукт эвтектоидного превращения высокотемпературной фазы – аустенита при термической обработке сплавов. Аустенит при охлаждении при температуре 723° С распадается на феррит и цементит. Перлитное превращение всегда начинается на границах зерен аустенита. Чтобы возникли частицы новой фазы, нужно создать зоны пониженной и повышенной концентрации углерода. Исходный аустенит содержит 0,8% углерода, а в результате превращения образуется феррит, практически не содержащий углерода, и цементит с 6,67% углерода. Для объяснения этих процессов предложен флуктуационный механизм, согласно которому атомы углерода с большой диффузионной подвижностью при высоких температурах, могут создавать зоны с повышенной концентрацией углерода. Этот процесс является энергетически выгодным, и зародыш цементита вырастает до критического размера.
Если содержание углерода в стали не равно 0,8%, то из аустенита при охлаждении выделяется не только перлит, но и другие фазы. Если углерода менее 0,8%, выделяется избыточное количество феррита и сталь приобретает феррито-перлитную структуру, а при содержании углерода более 0,8% у стали перлито-цементитная структура.
ПЕРЛИТ
Полезное
Смотреть что такое «ПЕРЛИТ» в других словарях:
Перлит — Перлит: Перлит (металловедение) одна из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов сталей и чугунов: представляет собой эвтектоидную смесь двух фаз феррита и цементита (в легированных сталях карбидов). Перлит… … Википедия
ПЕРЛИТ — (фр. от perle перл, жемчуг). Перловый камень; минерал с перламутровым блеском, серого и красного цветов, образовавшейся от действия вулканического огня на альбит и полевой шпат; находится в Венгрии, Италии и Мексике. Словарь иностранных слов,… … Словарь иностранных слов русского языка
Перлит — – вулканическая стекловидная кислая водосодержащая горная порода, которая при соответствующей термообработке вспучивается с многократным увеличением объёма. [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Перлит… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
перлит — сорбит, вулканическое стекло, троостит Словарь русских синонимов. перлит сущ., кол во синонимов: 6 • вулканическое стекло (1) • … Словарь синонимов
перлит — Вулканическая стекловидная кислая водосодержащая горная порода, которая при соответствующей термообработке вспучивается с многократным увеличением объёма [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] перлит… … Справочник технического переводчика
ПЕРЛИТ — в металловедении структурная составляющая железоуглеродистых сплавов эвтектоидная смесь феррита и цементита (в легированных сталях карбидов). Дисперсные разновидности перлита сорбит и троостит … Большой Энциклопедический словарь
Перлит — (от франц. perle жемчуг а. perlite, pearl stone; н. Perlit; ф. perlite; и. perlita) кислое водосодержащее вулканич. стекло c характерной концентрич. сферич. отдельностью, по к рой оно раскалывается на шарики, имеющие слегка иризирующую… … Геологическая энциклопедия
перлит — а, м. perlite f. 1. Одна из структурных составляющих стали, представляющая собой мельчайшую смесь (эвтектоид) железа (феррита) и карбида железа (цементита). СИС 1954. 2. Вулканическое стекло, которое раскалывается на мелкие горошины, отдаленно… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
ПЕРЛИТ — (1) микроструктурная составляющая железоуглеродистых сплавов, представляющая собой распавшийся (см.) с обособленными зёрнами феррита и цементита. П. образуется при скорости охлаждения около 40°, обладает высокими прочностью и пластичностью; (2)… … Большая политехническая энциклопедия