Înțelegerea austenitei, martensitei și perlitului

Austenita:

Soluția solidă de carbon și elemente de aliere dizolvate în γ-Fe care păstrează încă caracteristicile rețelei cubice cu fațete centrate ale γ-Fe. Această structură există în general la temperaturi ridicate; austenita începe să se descompună la 200-300°C. Pe măsură ce temperatura de încălzire crește, granulațiile cresc treptat în dimensiune. La o temperatură dată, cu cât timpul de menținere este mai lung, cu atât granulațiile de austenită sunt mai grosolane. Granulațiile au contururi relativ drepte, formând poligoane regulate; este nemagnetică, are plasticitate bună, rezistență scăzută și o anumită tenacitate; în oțelul călit, austenita reziduală este distribuită în spațiile dintre aculii de martensită.

Austenită suprarăcită:

Austenita care există sub temperatura A1 și care este instabilă și urmează să se transforme.

Ferita:

O soluție solidă de carbon și elemente de aliere dizolvate în α-Fe, care are o rețea cubică cu centru de corp și o solubilitate extrem de scăzută a carbonului; Caracteristici: prezintă tenacitate și plasticitate bune; are o structură granulară poligonală strălucitoare; există la temperaturi ridicate, peste 1400℃, motiv pentru care este denumită ferită de înaltă temperatură sau soluție solidă δ, notată cu δ; în oțelurile hipoeutectoide, ferita răcită lent apare sub formă de grăunți masivi cu limite de grăunte relativ netede. Când conținutul de carbon se apropie de compoziția eutectoidă (conținut de 0,77% carbon), ferita precipită de-a lungul limitelor de grăunte. (Eutectoid: O transformare de fază în care două sau mai multe faze noi precipită împreună din faza inițială.)

Martensit:

O soluție solidă suprasaturată de carbon dizolvat în α-Fe, cu o structură centrată pe corp tetragonală; morfologiile comune ale martensitei includ structuri sub formă de lamelă și placă; morfologia martensitei depinde în principal de temperatura de formare, care la rândul său depinde de conținutul de carbon și elemente de aliere din austenită; pentru oțelurile carbon, pe măsură ce crește conținutul de carbon, cantitatea de martensită sub formă de lamelă scade relativ, iar cantitatea de martensită sub formă de placă crește relativ; caracteristici: rezistență ridicată și duritate mare; se formează prin răcire rapidă (calire) a austenitei, nu este o structură de echilibru și se descompune ușor la încălzire între 80–200°C;

Martensită sub formă de lamelă:

Se formează în oțelurile cu conținut scăzut și mediu de carbon și în oțelurile inoxidabile, constând din fascicule de lamele aranjate în paralel. Forma spațială este turtită și alungită, iar un grăunte de austenită poate fi transformat în mai multe fascicule de lamele (de obicei 3 până la 5).

Martensită sub formă de lamelă (martensită aciculară):

Aceasta se găsește în mod obișnuit în oțelurile cu conținut mediu și ridicat de carbon și în aliajele Fe-Ni cu conținut ridicat de nichel. Când cele mai mari lamele de martensit sunt prea mici pentru a fi vizibile cu un microscop optic, se numește martensit criptocristalin. Martensitul obținut din călirea normală în producție este în general martensit criptocristalin.

Martensit revenit:

Această microstructură se formează prin revenire la temperaturi joase (150–250°C) și constă din martensit cu un grad mai mic de suprasaturație și carburi foarte fine. Descompunerea martensitului are loc între 80 și 200°C. Atunci când oțelul este încălzit la aproximativ 80°C, activitatea atomică din interiorul său crește, iar carbonul suprasaturat din martensit începe să precipite treptat sub formă de carburi. Gradul de suprasaturație cu carbon în martensit scade continuu, formând astfel o structură mixtă compusă din martensit cu un grad mai mic de suprasaturație și carburi foarte fine.

Cementită:

Un compus de carbon și fier, Fe3C; Caracteristici: Conține 6,67% carbon, are o structură cristalină ortorombică complexă; foarte dur, extrem de casant, cu tenacitate și plasticitate aproape nule;

Perlit:

Un amestec mecanic de ferită și cementită în straturi lamelare alternative, format prin reacția eutectoidă în aliajele fier-carbon; Caracteristici: Prezintă un luciu perlat; proprietățile sale mecanice sunt intermediare între cele ale feritei și cementitei, având rezistență mare, duritate moderată și plasticitate și tenacitate bune;

Perlita Lamelară:

Un amestec de ferită și cementită format prin straturi subțiri suprapuse alternativ; În funcție de dimensiunea distanței lamelare, poate fi împărțit în: Perlita (distanță lamelară 450–150 nm, interval de temperatură de formare A1–650℃, clar distinguibilă la microscopul optic), Sorbita (distanță lamelară 150–80 nm, interval de temperatură de formare 650–600℃, distinguibilă doar la un microscop optic cu mărire mare) și Troostita (distanță lamelară 80–30 nm, interval de temperatură de formare 600–550℃, distinguibilă doar cu microscopul electronic);

Perlita granulară:

Un amestec în care cementita există sub formă granulară într-o matrice de ferită; Perlita granulară se obține în general prin recoacere de sferoidizare; (Recoacere de sferoidizare: Recoacere efectuată pentru a sferoidiza carburile din oțel);

Bainita superioară:

Un amestec format din ferită aciculară suprasaturată și cementită când temperatura scade în intervalul 550–350 °C, cu cementită între acele de ferită; Caracteristici: aspect pufos, fragil, duritate mare; în general identificabil la un microscop optic de 500x. Bainită superioară

Un amestec format din ferită aciculară suprasaturată și cementită când temperatura scade în intervalul 350–230 °C, dar cementita se găsește în interiorul acelor de ferită; Caracteristici: apare sub formă de structuri negre, asemănătoare unor ace sau frunze de bambus;

Bainită granulară:

Un amestec compus din ferită blocică relativ grosolană și austenită bogată în carbon;

Bainită fără carburi:

O microstructură compusă dintr-o singură fază de ferită dispusă în lamele, cunoscută și ca ferită bainitică; Caracteristici: bainita fără carburi apare în general la oțelurile cu conținut scăzut de carbon;

Structură Widmanstätten:

O microstructură multifazică în oțel unde faza proeutektoidă există sub formă de ac sau placă, amestecată cu perlit laminar, care apare atunci când granulele de austenită sunt relativ grosiere și viteza de răcire este adecvată. Caracteristici: granulație grosieră, cu forme de tip placă, pene sau triunghiulară.