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]:

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)

Источник

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.

Источник

Перлитный класс стали: описание, марки, сварка

Термин «перлитный класс» относится к определённым композитным микроструктурам на основе железа. Перлитная сталь характеризуется совместным расположением тонких слоев феррита и цементита, которые образовались в результате эвтектоидной реакции аустенита.

Пластинчатый вид перлита немного вводит в заблуждение, поскольку отдельные пластины и внутри колонии перлита фактически взаимосвязаны в трёх измерениях. Однако фактически такие колонии представляют собой взаимопроникающие бикристаллы феррита и цементита.

Описание перлитных сталей

Перлит образуется при достаточно медленном охлаждении в системе железо-углерод в эвтектоидной точке на фазовой диаграмме Fe-C (723°C, температура эвтектоида). В чистом сплаве Fe-C он содержит около 88 объёмных процентов феррита и 12 объёмных процентов цементита. Перлит известен своей вязкостью, а в сильно деформированном состоянии – весьма высокой прочностью.

При изучении под микроскопом перлит имеет характерный вид, создаваемый тонкими пластинчатыми полосами. Он напоминает перламутр, естественную пластинчатую структуру, встречающуюся у некоторых видов моллюсков. Однако из этого не следует, что перлит создаётся путём естественного осаждения последовательных слоёв. Он образуется в результате специальной обработки эвтектоидной смеси, разделяя показатели твёрдости и прочности.

Перлит является продуктом разложения аустенита в результате эвтектоидной реакции, поэтому все стали рассматриваемого класса характеризуются пластинчатым расположением феррита и цементита. Перлит растёт в виде конкреций на границах предшествующего аустенита, поэтому каждое скопление может иметь разные колонии или ориентацию. Эти конкреции могут распространяться, чтобы покрыть предшествующие границы аустенита. Путем изменения температуры реакции расстояние или масштаб длины любой стали перлитного класса можно изменить путём разветвления цементита.

Характеристики и маркировка

Эти параметры меняются в зависимости от температуры превращения. Условия, необходимые для получения полностью перлитной структуры путем непрерывного охлаждения, определены для обычных углеродистых сталей, которые содержат от 0,2% до 0,8% углерода.

Когда содержание углерода становится меньше 0,6%, перлит всегда является вырожденным: он имеет низкий предел текучести, но зато обладает хорошей пластичность, в частности, повышенным коэффициентом линейного растяжения.

Классификация

Согласно принятой терминологии классификацию сталей перлитного класса рекомендуется производить по проценту углерода, который имеется в них. При условии равновесности микроструктуры (имеется в виду медленное охлаждение, которое исключает образование цементита Fe₃C) различают стали:

Когда температура становится ниже линии эвтектоида (727°C), весь аустенит превращается в перлит, при этом практически не происходит никаких изменений в структуре доэвтектоидного феррита, полученной во время охлаждения. Проэвтектоидный феррит присутствует в виде непрерывной матричной фазы, окружающей изолированные колонии перлита. Феррит также присутствует в перлите, он известен как эвтектоидный феррит, который на микрофотографиях кажется белым. Тёмный вид перлита объясняется узостью состава присутствующих в нём микрокомпонентов.

Толстые слои в зерне перлита представляют собой фазу феррита, а фаза цементита выглядит как тонкие тёмные пластинки.

Перлит имеет свойства, промежуточные между мягким пластичным ферритом и твердым хрупким цементитом. В заэвтектоидной стали равновесная микроструктура при комнатной температуре содержит доэвтектоидный цементит и перлит. Основное отличие от доэвтектоидной структуры состоит в том, что наблюдается непрерывная сеть цементита, которая разделяет каждую перлитную колонию. По мере увеличения содержания углерода толщина цементитной сетки увеличивается.

Процесс производства

Оптимизация производства сталей перлитного класса связана с поиском наилучших сочетаний легирующих элементов: их, как известно, не должно быть много, поэтому исследования отличаются тщательностью.

В частности, для улучшения прокатки регулируют предельный процент ванадия и кремния ванадия и кремния – элементов, повышающих эксплуатационные показатели данных сталей.

Результаты механических испытаний показывают, что подобные легирующие добавки благоприятно влияют на механические свойства сталей, особенно тех, что касаются прочности на разрыв. Кремний упрочняет перлит, в основном за счет твердорастворного упрочнения ферритной фазы. Ванадий увеличивает прочность перлита, в основном за счет дисперсионного упрочнения перлитного феррита. При добавлении по отдельности эти элементы обеспечивают относительно большее упрочнение при более высоких температурах превращения. При добавлении в комбинации (ванадий+кремний) поведение отличается, и достигается существенное увеличение прочности при всех исследованных температурах превращения (от 550°C до 650°C).

Особенности сварки

Сварка перлитных сталей, независимо от способа, обычно не встречает никаких сложностей. При сварке происходит локальное плавление, повторное затвердевание и последующее охлаждение до комнатной температуры.

Микроструктура в зоне термического влияния включает центральную область расплава с аустенитом, который получен путём локального нагрева перлита. При условии, что сварной шов достаточно медленно охлаждается до комнатной температуры, в области сварного шва образуется перлит. Он может иметь другой размер зерна, чем исходный материал, но будет обладать аналогичными свойствами. При повышенной скорости охлаждения равновесный фазовый переход не происходит, поэтому в зоне расплава из аустенита образуется мартенсит. В результате сварной шов становится твёрдым и хрупким, что для механического соединения деталей нежелательно. Чтобы избежать этой ситуации, обычно уменьшают скорость охлаждения или подвергают сварной шов термообработке (отпуску).

Сферы применения

Стали перлитного класса в исходном состоянии хорошо обрабатываются методами обработки резанием, поэтому применяются в качестве распространённых конструкционных материалов, в том числе, изготавливаемых штамповкой и сваркой.

При необходимости повышения прочностных свойств проводится термообработка, которая заключается в закалке с последующим низким отпуском. Она выполняется преимущественно в масло, что позволяет наиболее полно произвести аустенитное превращение.

В настоящее время перлитные стали являются самыми прочными и в то же время пластичными материалами. Однако не рекомендуется применять их для изготовления продукции, работающей в условиях высоких температур, поскольку жаропрочность перлитных сталей невысока.

Источник

ПЕРЛИТ (в металловедении)

Смотреть что такое «ПЕРЛИТ (в металловедении)» в других словарях:

Перлит (в металловедении) — Перлит в металловедении, одна из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов ‒ сталей и чугунов: представляет собой эвтектоидную (см. Эвтектоид) смесь двух фаз ‒ феррита и цементита (в легированных сталях ‒ карбидов). П.‒ продукт… … Большая советская энциклопедия

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 — а; м. [франц. perlite] Спец. 1. Изверженная горная порода, вулканическое стекло. 2. Одна из структурных частей стали и чугуна, представляющая собой мельчайшую смесь железа и карбида железа. ◁ Перлитный, ая, ое. П ая структура. П. чугун. П ая… … Энциклопедический словарь

Перлит — I Перлит (франц. perlite, от perle жемчуг) кислое вулканическое стекло с мелкой концентрически скорлуповатой отдельностью (перлитовой структурой), по которой оно раскалывается на мелкие шарики, имеющие иногда жемчужный блеск. По составу П … Большая советская энциклопедия

ПЕРЛИТ — в металловедении, структурная составляющая железоуглеродистых сплавов эвтектоидная смесь феррита и цементита (в легир. сталях карбидов). Дисперсные разновидности П. сорбит и троостит … Естествознание. Энциклопедический словарь

аустенит — (от имени английского металлурга У. Робертса Остена, W. Roberts Austen; 1843 1902), структурная составляющая железоуглеродистых сплавов твердый раствор углерода (до 2%), а также легирующих элементов в γ железе. В углеродистых сталях и чугунах… … Энциклопедический словарь

легированная сталь — помимо обычных примесей содержит так называемые легирующие элементы (смотри Легирование). Различают низколегированную (суммарное содержание легирующих элементов до 2,5%), среднелегированную (2,5 10%) и высоколегированную (свыше 10%) сталь. * * *… … Энциклопедический словарь

цементит — карбид железа, фазовая и структурная составляющая железоуглеродистых сплавов; составная часть перлита, сорбита, троостита и ледебурита и продуктов отпуска стали. * * * ЦЕМЕНТИТ ЦЕМЕНТИТ, карбид железа Fe3C, фазовая и структурная составляющая… … Энциклопедический словарь

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЕ — применение физических принципов и экспериментальных методов для изучения и целенаправленного улучшения характеристик металлов и сплавов. Среди экспериментальных методов, применяемых к металлам и сплавам, ведущим является микроскопия.… … Энциклопедия Кольера

Сорбит (смесь) — Фазы железоуглеродистых сплавов Феррит (твердый раствор внедрения C в α железе с объемно центрированной кубической решеткой) Аустенит (твердый раствор внедрения C в γ железе с гранецентрированной кубической решеткой) Цементит (карбид железа; Fe3C … Википедия

Источник

Перлит (в металловедении)

Лит.: Бунин К. П., Баранов А. А., Металлография, М., 1970.

Смотреть что такое «Перлит (в металловедении)» в других словарях:

ПЕРЛИТ (в металловедении) — ПЕРЛИТ в металловедении, структурная составляющая железоуглеродистых сплавов эвтектоидная смесь феррита и цементита (в легированных сталях карбидов). Дисперсные разновидности перлита сорбит и троостит … Энциклопедический словарь

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 — а; м. [франц. perlite] Спец. 1. Изверженная горная порода, вулканическое стекло. 2. Одна из структурных частей стали и чугуна, представляющая собой мельчайшую смесь железа и карбида железа. ◁ Перлитный, ая, ое. П ая структура. П. чугун. П ая… … Энциклопедический словарь

Перлит — I Перлит (франц. perlite, от perle жемчуг) кислое вулканическое стекло с мелкой концентрически скорлуповатой отдельностью (перлитовой структурой), по которой оно раскалывается на мелкие шарики, имеющие иногда жемчужный блеск. По составу П … Большая советская энциклопедия

ПЕРЛИТ — в металловедении, структурная составляющая железоуглеродистых сплавов эвтектоидная смесь феррита и цементита (в легир. сталях карбидов). Дисперсные разновидности П. сорбит и троостит … Естествознание. Энциклопедический словарь

аустенит — (от имени английского металлурга У. Робертса Остена, W. Roberts Austen; 1843 1902), структурная составляющая железоуглеродистых сплавов твердый раствор углерода (до 2%), а также легирующих элементов в γ железе. В углеродистых сталях и чугунах… … Энциклопедический словарь

легированная сталь — помимо обычных примесей содержит так называемые легирующие элементы (смотри Легирование). Различают низколегированную (суммарное содержание легирующих элементов до 2,5%), среднелегированную (2,5 10%) и высоколегированную (свыше 10%) сталь. * * *… … Энциклопедический словарь

цементит — карбид железа, фазовая и структурная составляющая железоуглеродистых сплавов; составная часть перлита, сорбита, троостита и ледебурита и продуктов отпуска стали. * * * ЦЕМЕНТИТ ЦЕМЕНТИТ, карбид железа Fe3C, фазовая и структурная составляющая… … Энциклопедический словарь

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЕ — применение физических принципов и экспериментальных методов для изучения и целенаправленного улучшения характеристик металлов и сплавов. Среди экспериментальных методов, применяемых к металлам и сплавам, ведущим является микроскопия.… … Энциклопедия Кольера

Сорбит (смесь) — Фазы железоуглеродистых сплавов Феррит (твердый раствор внедрения C в α железе с объемно центрированной кубической решеткой) Аустенит (твердый раствор внедрения C в γ железе с гранецентрированной кубической решеткой) Цементит (карбид железа; Fe3C … Википедия

Источник