Porozumění austenitu, martenzitu a perlitu

Austenit:

Tuhostný roztok uhlíku a legujících prvků rozpouštěných v γ-Fe, který stále zachovává charakteristiku plošně centrované kubické mřížky γ-Fe. Tato struktura obecně existuje za vysokých teplot; austenit se začíná rozkládat při 200–300 °C. S rostoucí teplotou ohřevu se zrna postupně zvětšují. Při dané teplotě čím delší doba výdrže, tím hrubší jsou zrna austenitu. Hranice zrn jsou relativně rovné, tvoří pravidelné mnohoúhelníky; je nemagnetický, má dobrou plasticitu, nízkou pevnost a určitou houževnatost; u kalené oceli je zbytkový austenit rozptýlen v mezerách mezi jehlami martenzitu.

Přechlazený austenit:

Austenit, který existuje pod teplotou A1, je nestabilní a blíží se transformaci.

Ferit:

Tuhý roztok uhlíku a legujících prvků rozpustených v α-Fe, který má prostorově centrovanou kubickou mřížku a extrémně nízkou rozpustnost uhlíku; Vlastnosti: vykazuje dobrou houževnatost a plasticitu; má světlou, polygonální zrnnou strukturu; existuje při vysokých teplotách nad 1400 °C, proto se nazývá vysokoteplotní ferit nebo δ tuhý roztok, označovaný symbolem δ; u hypoeutektoidní oceli se pomalu chlazený ferit vyskytuje ve formě zrnitého blokového tvaru s poměrně hladkými hranicemi zrn. Když obsah uhlíku blíží eutektoidnímu složení (0,77 % uhlíku), ferit vylučuje na hranicích zrn. (Eutektoid: Fázová přeměna, při níž ze základní fáze současně vznikají dvě nebo více nových fází.)

Martenzit:

Nasycený tuhý roztok uhlíku rozpusteného v α-Fe s prostorově centrovanou tetragonální strukturou; běžné morfologie martenzitu zahrnují lamelární a destičkové struktury; morfologie martenzitu závisí hlavně na teplotě vzniku, která je zase určena obsahem uhlíku a legujících prvků v austenitu; u uhlíkových ocelí s rostoucím obsahem uhlíku relativně klesá množství lamelárního martenzitu a relativně roste množství destičkového martenzitu; vlastnosti: vysoká pevnost a tvrdost; vytváří se rychlým ochlazením (kalením) austenitu, nejedná se o rovnovážnou strukturu a při ohřevu na 80–200 °C se snadno rozkládá;

Lamelární martenzit:

Vzniká v ocelích s nízkým a středním obsahem uhlíku a v nerezových ocelích, skládá se z balíčků paralelně uspořádaných lamel. Prostorový tvar je zploštělý a protažený, jedno zrno austenitu může přejít do několika balíčků lamel (obvykle 3 až 5).

Lamelární martenzit (jehlicový martenzit):

Toto se běžně vyskytuje u vysoce a středně uhlíkatých ocelí a slitin železa s vysokým obsahem niklu (Fe-Ni). Když jsou největší desky martenzitu příliš malé na to, aby byly rozlišitelné optickým mikroskopem, označuje se to jako kryptokrystalický martenzit. Martenzit získaný běžným kalením ve výrobě je obecně kryptokrystalický martenzit.

Popuštěný martenzit:

Tato mikrostruktura vzniká nízkoteplotním popuštěním (150–250 °C) a skládá se z martenzitu s nižším stupněm přesycení uhlíkem a velmi jemných karbidů. Rozklad martenzitu probíhá mezi 80 a 200 °C. Při ohřátí oceli na přibližně 80 °C se zvyšuje atomová aktivita a nadbytečný uhlík v martenzitu se začíná postupně vylučovat ve formě karbidů. Stupeň přesycení uhlíkem v martenzitu tak neustále klesá, čímž vzniká smíšená struktura martenzitu s nižším stupněm přesycení a velmi jemných karbidů.

Cementit:

Sloučenina uhlíku a železa, Fe3C; Vlastnosti: Obsahuje 6,67 % uhlíku, má komplexní kosočtverečnou krystalovou strukturu; je velmi tvrdá, extrémně křehká, téměř bez houževnatosti a plasticity;

Perlit:

Mechanická směs feritu a cementitu v střídavých listovitých vrstvách, vznikající eutektoidní reakcí v slitinách železa s uhlíkem; Vlastnosti: Vykazuje perleťový lesk; jeho mechanické vlastnosti jsou mezi vlastnostmi feritu a cementitu, s vysokou pevností, střední tvrdostí a dobrou plasticitou a houževnatostí;

Listovitý perlít:

Směs feritu a cementitu vytvořená střídavými překrývajícími se tenkými vrstvami; Na základě velikosti vrstevnatého rozestupu lze rozdělit na: Perlit (vrstevnatý rozestup 450–150 nm, teplotní rozsah vzniku A1–650 °C, jasně rozeznatelný v optickém mikroskopu), Sorbit (vrstevnatý rozestup 150–80 nm, teplotní rozsah vzniku 650–600 °C, rozeznatelný pouze v optickém mikroskopu s vysokým zvětšením) a Troosit (vrstevnatý rozestup 80–30 nm, teplotní rozsah vzniku 600–550 °C, rozeznatelný pouze pomocí elektronového mikroskopu);

Zrnitý perlit:

Směs, ve které cementit existuje ve formě zrnek v matrici feritu; Zrnitý perlit se obvykle získává sféroidizační žíháním; (Sféroidizační žíhání: Žíhání prováděné za účelem sféroidizace karbidů v oceli);

Horní bainit:

Směs tvořená přesyceným jehlicovitým feritem a cementitem, když teplota klesne na rozmezí 550–350 ℃, přičemž cementit se nachází mezi jehlicemi feritu; Vlastnosti: pírnatý vzhled, křehký, vysoká tvrdost; zásadně identifikovatelný pod optickým mikroskopem 500x. Dolní bainit

Směs tvořená přesyceným jehlicovitým feritem a cementitem, když teplota klesne na rozmezí 350–230 ℃, ale cementit je uvnitř jehlic feritu; Vlastnosti: vypadá jako černé jehlicovité nebo listy bambusu;

Zrnitý bainit:

Směs složená z poměrně hrubého blokového feritu a austenitu bohatého na uhlík;

Bainit bez karbidů:

Mikrostruktura složená z jedné fáze lamelárního feritu, také známá jako feritický bainit; Vlastnosti: bainit bez karbidů se obecně vyskytuje u nízkouhlíkových ocelí;

Widmanstättenova struktura:

Vícefázová mikrostruktura oceli, kde proeutektoidní fáze existuje ve formě jehel nebo desek smíchaných s listovým perlitem, vznikající, když jsou zrna austenitu relativně hrubá a rychlost chlazení je vhodná. Charakteristika: Hrubá zrna s deskovitými, pírkovitými nebo trojúhelníkovými tvary.