پرلیت چیست- فولاد های پرلیتی-انواع پرلیت-فولاد یوتیکتوئید-پرلایت

پرلیت یا پرلایت دارای ساختار دوفازی، لایه ای است که از لایه های متناوب فریت و سمنتیت تشکیل شده است. که در برخی از استیل ها و آهن های ریخته گری اتفاق می افتد. هنگام خنک شدن آهسته از آلیاژ آهن و کربن، پرلیت با یک واکنش یوتکتوئیدی. به عنوان آستنیت خنک شده زیر 727 درجه سانتی گراد (1.341 درجه فارنهایت) (درجه حرارت یوتکتوئید) تشکیل می شود.

در فاز آستنیت تمام کربن موجود به صورت محلول وجود دارد اما هنگامی که شروع به سرد شدن می شود. کربن از حد انحلالیت بیش تر شده و به صورت رسوب سمنتیت خارج می شود. چون که فاز جامد است. این رسوبات در نزدیک ترین فاصله ممکن از ساختار خارج می شوند. که باعث ایجاد ساختار لایه ای سمنتیت و فریت می شود. که پرلیت نامیده میشود. پرلیت یک ریز ساختار است که در بسیاری از نمونه های معمول فولادها رخ می دهد.

ترکیب یوتکتوئیدی آستنیت تقریباً دارای 0.77% کربن است. فولاد با محتوای کربن کمتر (فولاد هیپوئکتکتوئید) حاوی نسبت متفاوتی از بلورهای فریت نسبتاً خالص است. که در واکنش یوتکتوئیدی شرکت نمی کنند و نمی توانند به پرلیت تبدیل شوند. به همین ترتیب فولادهایی که میزان کربن بالاتری دارند. (فولادهای هایپر یوتکتویید) قبل از رسیدن به نقطه یوتکتویید، سیمنیت تشکیل می دهند. نسبت فریت و سیمانیت تشکیل شده در بالای نقطه یوتکتویید را می توان از نمودار فازی تعادل آهن/سمنتیت با استفاده از قانون اهرم محاسبه کرد.

از آنجایی که دانسیته فریت و سمنتیت بسیار نزدیک به همدیگر هستند. (به ترتیب 7.78 و 7.7 گرم بر سانتی متر مکعب). درصد حجمی فریت و سمنتیت در ساختمان پرلیت، تقریباً برابر همان درصد وزنی آنهاست.

فولادهای پرلیتی (ترکیب یوتکتوییدی) با ریزساختار نزدیک به پرلیت (ترکیب نزدیک به یوتکتوئید) می توانند به سیمهای نازک کشیده شوند. چنین سیمهایی که اغلب به صورت طناب بسته می شوند. بصورت تجاری به عنوان سیم پیانو، طناب برای پل های تعلیق و همچنین برای تقویت تایر استفاده می شوند. کرنش لگاریتمی بالای 3 منجر به استحکام سیمهای پرلیت می شود. و پرلیت را به یکی از قوی ترین مواد ساختاری فله روی زمین تبدیل می کند.

برخی از سیم های فولادی هایپریوتکتوییدی حتی می توانند حداکثر مقاومت کششی بالاتر از 6GPa را نشان دهند. اگرچه پرلیت در بسیاری از کاربردهای مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. اما منشأ قدرت فوق العاده آن به خوبی درک نشده است. اخیراً نشان داده شده است که ترسیم سیم سرد نه تنها با پالایش ساختار لاملا، پرلیت را تقویت می کند. بلکه به طور همزمان باعث تجزیه جزئی شیمیایی سیمانیت می شود.

که با افزایش کربن فاز فریت همراه است. با ایجاد تغییر در نقص های مشبک در لامل های فریت، و حتی انتقال ساختاری از بلورین به سیمانیت آمورف. تجزیه ناشی از تغییر شکل و تغییر ریزساختاری سیمنیت با چندین پدیده دیگر مانند توزیع مجدد قوی کربن. و سایر عناصر آلیاژ مانند سیلیکون و منگنز در هر دو فاز سیمانی و فریت ارتباط نزدیکی دارد. تغییر شکل در رابط های فاز به دلیل تغییر در شیب غلظت کربن در رابط ها، و آلیاژ مکانیکی.

پرلیت برای اولین بار توسط هنری کلیفتون سوربی مشخص شد. و در ابتدا با نام سوربیت نامگذاری شد. اما شباهت ریزساختار به nacre و خصوصاً اثر نوری ناشی از مقیاس سازه. باعث شد نام جایگزین محبوبیت بیشتری پیدا کند.

بینایت ساختاری مشابه با لاملهای بسیار کوچکتر از طول موج نور مرئی است و بنابراین فاقد این ظاهر پرلیتی است. با سرمایش سریعتر تهیه می شود. برخلاف پرلیت، که شکل گیری آن شامل انتشار همه اتم ها است. باینیت توسط یک مکانیسم تحول جابجایی رشد می کند. تبدیل پرلیت به آستنیت در دمای بحرانی پایین تر 723C صورت می گیرد. در این دما پرلیت به آستنیت تغییر می کند.

پرلایت در مجموع دارای دو نوع fine pearlite و coarse pearlite می باشد. در هنگام سرد کردن از آستنیت به پرلیت اگر اختلاف دمای محیط با فولاد کم باشد. (در واقع سرعت سرد کردن کم باشد) لایه های سمنتیت و فریت فرصت کافی برای جدا شدن از هم دارند. که باعث ایجاد لایه های بزرگ تر می شود. و coarse pearlite تشکیل می شود. ولی اگر اختلاف دمای محیط با فولاد زیاد باشد. (در واقع سرعت سرد کردن زیاد باشد) لایه های سمنتیت و فریت. فرصت کافی برای جدا شدن از هم را ندارند. که باعث ایجاد لایه های کوچک تر می شود. fine pearlite تشکیل می شود. در مجموع fine pearlite از coarse pearlite سخت تر است.

فولاد یوتیکتوئید در اصل می تواند کاملاً به پرلیت تبدیل شود. پرلیت می تواند سخت و قوی باشد اما به خصوص سخت نیست. به دلیل داشتن یک شبکه لایه ای فریت و سیمانیت، می تواند در برابر سایش مقاوم باشد. نمونه هایی از کاربردها شامل ابزار برش، سیمهای با استحکام بالا، چاقو و میخ است.

آستنیت-Austenite-آهن فاز-گاما‌‌-gamma-phase iron (γ-Fe)

آستنیت یا آهن فاز – گاما یک دگر شکلی فلزی. و غیر مغناطیسی از آهن یا محلول جامد از آهن و یک ماده آلیاژی دیگر است. در فولادهای کربنی آستنیت در بالای نقطه یوتکتوئید که دارای دمای 727.5 درجه سانتی گراد است، یافت می شود.

سایر آلیاژهای فولادی دماهای یوتکتوئید متفاوتی دارند. در فولاد زنگ نزن آلوتروپ آستنیت در دمای اتاق وجود دارد. این دگرشکلی به افتخار سر ویلیام کندلر آستن، آستنیت نام گذاری شده است.