Inzicht in austeniet, martensiet en perliet

Austeniet:

De vaste oplossing van koolstof en legeringselementen die zijn opgelost in γ-Fe behoudt nog steeds de vlakgecentreerde kubische roosterkenmerken van γ-Fe. Deze structuur komt over het algemeen voor bij hoge temperaturen; austeniet begint te ontleden bij 200-300°C. Naarmate de verwarmingstemperatuur stijgt, worden de korrels geleidelijk groter. Bij een bepaalde temperatuur geldt: hoe langer de houdduur, des te grover de austenietkorrels. De korrelgrenzen zijn relatief recht en vormen regelmatige veelhoeken; het is niet-magnetisch, heeft goede plastische eigenschappen, lage sterkte en een zekere taaiheid; bij gehard staal is resterende austeniet verdeeld in de spleten tussen martensietnaalden.

Onderkoelde austeniet:

Austeniet dat onder de A1-temperatuur bestaat en onstabiel is, en op het punt staat om te transformeren.

Ferrriet:

Een vast oplosmiddel van koolstof en legeringselementen opgelost in α-Fe, met een vlakgecentreerd kubisch rooster en zeer lage oplosbaarheid van koolstof; Kenmerken: het vertoont goede taaiheid en plastische eigenschappen; het heeft een heldere, veelhoekige korrelstructuur; het komt voor bij hoge temperaturen boven 1400 °C, vandaar de naam hoogtemperatuurferrriet of δ-oplossing, aangeduid met δ; bij ijzerstaal met onder-eutectoïde samenstelling verschijnt traag afgekoeld ferrriet als korrels met relatief gladde korrelgrenzen. Wanneer het koolstofgehalte de eutectoïde samenstelling nadert (0,77% koolstof), scheelt ferrriet zich af langs de korrelgrenzen. (Eutectoïde: Een fasentransformatie waarbij twee of meer nieuwe fasen gelijktijdig uitscheiden uit de moederfase.)

Martensiet:

Een oververzadigde vaste oplossing van koolstof opgelost in α-Fe, met een ruimtelijk gecentreerde tetragonale structuur; gangbare martensietvormen zijn lat- en plaatvormige structuren; de morfologie van martensiet hangt voornamelijk af van de formatietemperatuur, die op zijn beurt afhangt van het gehalte aan koolstof en legeringselementen in austeniet; bij koolstofstaal neemt de hoeveelheid latmartensiet relatief af naarmate het koolstofgehalte toeneemt, terwijl de hoeveelheid plaatmartensiet relatief toeneemt; eigenschappen: hoge sterkte en hoge hardheid; wordt gevormd door snelle afkoeling (het uitharden) van austeniet, is geen evenwichtsstructuur en breekt gemakkelijk af bij verhitting tot 80–200 °C;

Latmartensiet:

Ontstaat in laag- en middelkoolstofstaal en roestvast staal, en bestaat uit bundels parallel geplaatste latten. De ruimtelijke vorm is afgeplat en verlengd, en één austenietkorrel kan transformeren in meerdere lattenbundels (meestal 3 tot 5).

Latmartensiet (naaldmartensiet):

Dit komt veel voor bij hoog- en middelkoolstofhoudende staalsoorten en hoog-nikkelhoudende Fe-Ni-legeringen. Wanneer de grootste martensietlamellen te klein zijn om zichtbaar te maken met een optische microscoop, wordt dit cryptokristallijn martensiet genoemd. Het martensiet dat verkregen wordt uit normaal afschrikken in productie is over het algemeen cryptokristallijn martensiet.

Gerekt martensiet:

Deze microstructuur ontstaat door laagtemperatuurveredeling (150–250°C) en bestaat uit martensiet met een lagere mate van oververzadiging en zeer fijne carbiden. De ontleding van martensiet vindt plaats tussen 80 en 200°C. Wanneer het staal tot ongeveer 80°C wordt verwarmd, neemt de atomaire activiteit erin toe, en begint de oververzadigde koolstof in het martensiet geleidelijk neer te slaan in de vorm van carbiden. De mate van koolstof-oververzadiging in het martensiet neemt hierdoor voortdurend af, waardoor een gemengde structuur ontstaat van martensiet met een lagere mate van oververzadiging en zeer fijne carbiden.

Cementiet:

Een verbinding van koolstof en ijzer, Fe3C; Kenmerken: Bevat 6,67% koolstof, heeft een complexe orthorombische kristalstructuur; zeer hard, uiterst bros, met bijna nul taaiheid en plastisch gedrag;

Perliet:

Een mechanisch mengsel van ferriet en cementiet in afwisselende lamellaire lagen, gevormd door de eutectoïde reactie in ijzer-koolstoflegeringen; Kenmerken: Vertoont een parelmoerglans; de mechanische eigenschappen liggen tussen die van ferriet en cementiet in, met hoge sterkte, matige hardheid en goede plastische vervormbaarheid en taaiheid;

Lamellair Perliet:

Een mengsel van ferriet en cementiet gevormd door afwisselend overlappende dunne lagen; Aan de hand van de grootte van de lamellaire tussenruimte kan het worden onderverdeeld in: Perlite (lamellaire tussenruimte 450–150 nm, vormingstemperatuurbereik A1–650℃, duidelijk te onderscheiden onder een optische microscoop), Sorbiet (lamellaire tussenruimte 150–80 nm, vormingstemperatuurbereik 650–600℃, alleen te onderscheiden onder een optische microscoop met hoge vergroting) en Troostiet (lamellaire tussenruimte 80–30 nm, vormingstemperatuurbereik 600–550℃, alleen te onderscheiden met een elektronenmicroscoop);

Korrelige perliet:

Een mengsel waarin cementiet in korrelvorm voorkomt binnen een ferrietzadelpatroon; Korrelige perliet wordt over het algemeen verkregen via sferoïdiseer-annealing; (Sferoïdiseer-annealing: Een annealingproces bedoeld om de carbiden in staal bolvormig te maken);

Bovenslakbaïniet:

Een mengsel gevormd uit verzadigd naaldvormig ferriet en cementiet wanneer de temperatuur daalt tot het bereik van 550–350 °C, met cementiet tussen de ferrietnaalden; Kenmerken: veerachtige verschijning, bros, hoge hardheid; in principe herkenbaar onder een 500x optische microscoop. Lager bainiet

Een mengsel gevormd uit verzadigd naaldvormig ferriet en cementiet wanneer de temperatuur daalt tot het bereik van 350–230 °C, maar waarbij het cementiet zich binnen de ferrietnaalden bevindt; Kenmerken: verschijnt als zwarte naaldvormige of bamboeblad-achtige structuren;

Granulair bainiet:

Een mengsel samengesteld uit relatief grove blokvormige ferriet en koolstofrijke austeniet;

Cementietvrij bainiet:

Een microstructuur samengesteld uit een enkele fase van latvormig ferriet, ook bekend als ferriatisch bainiet; Kenmerken: Cementietvrij bainiet komt over het algemeen voor in koolstofarm staal;

Widmanstätten-structuur:

Een meerfasige microstructuur in staal waarbij de pro-eutectoïde fase voorkomt in naaldvorm of plaatvorm, vermengd met lamellair perliet, hetgeen optreedt wanneer de austenietkorrels relatief grof zijn en de koelsnelheid aangepast is. Kenmerken: Grove korrels, met plaatvormige, veervormige of driehoekige vormen.