Zrozumienie ferrytu, martenzytu i perlitu

Austenit:

Roztwór stały węgla i pierwiastków stopowych rozpuszczonych w γ-Fe, który nadal zachowuje charakterystykę sieci regularnej przestrzennie centrowanej γ-Fe. Ta struktura występuje zazwyczaj w wysokich temperaturach; austenit zaczyna się rozkładać w temperaturze 200–300°C. W miarę wzrostu temperatury nagrzewania ziarna stopniowo powiększają się. Przy danej temperaturze, im dłuższy czas wygrzewania, tym gruboziarnistszy austenit. Granice ziaren są stosunkowo proste, tworząc wielokąty foremne; jest niemagnetyczny, ma dobrą plastyczność, niską wytrzymałość oraz pewną ciągliwość; u stali hartowanych resztkowy austenit występuje w przestrzeniach pomiędzy igłami martenzytu.

Austenit przeochłodzony:

Austenit występujący poniżej temperatury A1, niestabilny i podlegający przemianie.

Ferryt:

Stały roztwór węgla i pierwiastków stopowych rozpuszczonych w α-Fe, posiadający sieć regularną centrowaną objętościowo oraz bardzo niską rozpuszczalność węgla; Charakterystyka: wykazuje dobrą ciągliwość i plastyczność; ma jasną, wielokątną strukturę ziarnową; występuje w wysokich temperaturach powyżej 1400℃, dlatego nazywany jest ferrytem wysokotemperaturowym lub δ-roztworem stałym, oznaczanym jako δ; w stalach hipoeutektoidalnych powoli schłodzony ferryt występuje jako ziarna blokowe z stosunkowo gładkimi granicami ziarn. Gdy zawartość węgla zbliża się do składu eutektoidalnego (zawartość węgla 0,77%), ferryt wytrąca się wzdłuż granic ziarn. (Eutektoid: przemiana fazowa, w której dwie lub więcej nowych faz wytrąca się wspólnie z fazy macierzystego.)

Martenzyt:

Przesycony roztwór stały węgla rozpuszczonego w α-Fe, o strukturze tytanowej centrowanej objętościowo; typowe morfologie martenzytu obejmują struktury blaszki i płytki; morfologia martenzytu zależy głównie od temperatury powstawania, która z kolei zależy od zawartości węgla i pierwiastków stopowych w austenicie; dla stali węglowej wraz ze wzrostem zawartości węgla ilość martenzytu blaszkowego maleje względnie, a ilość martenzytu płytkowego rośnie względnie; właściwości: wysoka wytrzymałość i twardość; powstaje w wyniku szybkiego chłodzenia (hartowania) austenitu, nie jest to struktura równowagowa i łatwo ulega rozkładowi przy ogrzewaniu do 80–200°C;

Martenzyt blaszkowy:

Powstaje w stalach niskowęglowych i średniewęglowych oraz stalach nierdzewnych, składa się z wiązek blaszek ułożonych równolegle. Kształt przestrzenny jest spłaszczony i wydłużony, jedno ziarno austenitu może ulec przekształceniu w kilka wiązek blaszek (zazwyczaj 3 do 5).

Martenzyt blaszkowy (martenzyt iglasty):

To występuje powszechnie w stalach o średnim i wysokim zawartości węgla oraz w stopach żelaza z niklem o wysokiej zawartości niklu. Gdy największe blaszki martenzytu są zbyt małe, aby można je było rozróżnić za pomocą mikroskopu optycznego, nazywa się to martenzytem kryptokrystalicznym. Martenzyt uzyskany z normalnego hartowania w produkcji jest zazwyczaj martenzytem kryptokrystalicznym.

Martenzyt popuszczony:

Ta struktura mikroskopowa powstaje w wyniku niskotemperaturowego odpuszczania (150–250°C) i składa się z martenzytu o niższym stopniu nasycenia węglem oraz bardzo drobnych karbидów. Rozkład martenzytu zachodzi w temperaturze od 80 do 200°C. Gdy stal jest podgrzewana do około 80°C, aktywność atomów w jej wnętrzu wzrasta, a nadmiar węgla w martenzycie zaczyna stopniowo wydzielаться w postaci węglików. Stopień nasycenia węglem w martenzycie ciągle maleje, wskutek czego powstaje mieszanina struktur: martenzytu o niższym stopniu nasycenia i bardzo drobnych węglików.

Cementyt:

Związek węgla i żelaza, Fe3C; Charakterystyka: Zawiera 6,67% węgla, ma złożoną rombową strukturę krystaliczną; bardzo twardy, kruchołomny, prawie bez udarności i plastyczności;

Perlit:

Mieszanka mechaniczna ferrytu i cementytu w naprzemiennych warstwach lamelarnych, powstająca w wyniku reakcji eutektoidalnej w stopach żelazo-węgiel; Charakterystyka: Wykazuje perłowy połysk; jego właściwości mechaniczne są pośrednie między ferrytem a cementytem, cechuje się wysoką wytrzymałością, umiarkowaną twardością oraz dobrą plastycznością i ciągliwością;

Perlit lamelarny:

Mieszanka ferrytu i cerytu utworzona przez naprzemienne, nakładające się cienkie warstwy; w zależności od wielkości odstępu lamelarnego można ją podzielić na: perlit (odstęp lamelarny 450–150 nm, zakres temperatury powstawania A1–650℃, wyraźnie rozróżnialny w mikroskopie optycznym), sorbit (odstęp lamelarny 150–80 nm, zakres temperatury powstawania 650–600℃, rozróżnialny tylko w mikroskopie optycznym o dużej powiększeniu) oraz troostyt (odstęp lamelarny 80–30 nm, zakres temperatury powstawania 600–550℃, rozróżnialny wyłącznie za pomocą mikroskopu elektronowego);

Perlit ziarnisty:

Mieszanka, w której ceryt występuje w postaci ziarnistej w osnowie ferrytu; perlit ziarnisty uzyskuje się zazwyczaj poprzez wygrzewanie kuloidalne; (Wygrzewanie kuloidalne: Wyżarzanie przeprowadzane w celu sferydyzacji węglików w stali);

Bainit górny:

Mieszanka powstała z nadstopionego ferrytu iglastego i cementytu, gdy temperatura spada do zakresu 550–350℃, przy czym cementyt znajduje się między igłami ferrytu; Charakterystyka: pióropuszowaty wygląd, kruche, wysoka twardość; podstawowo rozpoznawalne w mikroskopie optycznym 500x. Bainit górny

Mieszanka powstała z nadstopionego ferrytu iglastego i cementytu, gdy temperatura spada do zakresu 350–230℃, ale cementyt znajduje się wewnątrz igieł ferrytu; Charakterystyka: występuje jako struktury czarne, iglaste lub przypominające liście bambusa;

Bainit ziarnisty:

Mieszanka składająca się z stosunkowo grubych, blokowych ziaren ferrytu i węglinowego austenitu;

Bainit bezkarbidowy:

Struktura składająca się z jednej fazy ferrytu blaszkowego, znana również jako ferrytyczny bainit; Charakterystyka: bainit bezkarbidowy pojawia się zazwyczaj w stali niskowęglowej;

Struktura Widmanstättena:

Mikrostruktura wielofazowa w stali, w której faza proeutektoidalna występuje w postaci igieł lub płytek mieszanych z perlitą lamelarną, powstająca, gdy ziarna austenitu są stosunkowo grube, a szybkość chłodzenia jest odpowiednia. Charakterystyka: Grube ziarna o kształcie płytkowym, piórzastym lub trójkątnym.