Pochopenie austenitu, martenzitu a perlitu

Austenit:

Tuhý roztok uhlíka a legujúcich prvkov rozpustených v γ-Fe, ktorý stále zachováva charakteristiku plošne centrovanej kubickej mriežky γ-Fe. Táto štruktúra sa zvyčajne vyskytuje pri vysokých teplotách; austenit začína rozkladať sa pri 200–300 °C. So zvyšovaním teploty ohrevu sa zrno postupne zväčšuje. Pri danej teplote, čím je dlhšia doba izotermického vydržania, tým hrubšie sú zrná austenitu. Hranice zŕn sú relatívne rovné, tvoria pravidelné mnohouholníky; je nemagnetický, má dobrú plasticitu, nízku pevnosť a určitú húževnatosť; u kalenej ocele sa zvyškový austenit nachádza v medzerách medzi ihlami martenzitu.

Preochladený austenit:

Austenit, ktorý existuje pod teplotou A1, je nestabilný a blíži sa k transformácii.

Ferrit:

Tuhý roztok uhlíka a legujúcich prvkov rozpustených v α-Fe, ktorý má plošne centrovanú kubickú mriežku a extrémne nízku rozpustnosť uhlíka; Vlastnosti: vykazuje dobrú húževnatosť a plasticitu; má svetlú, polygónovú zrnitú štruktúru; existuje pri vysokých teplotách nad 1400 ℃, preto sa nazýva vysokoteplotný ferit alebo δ tuhý roztok, označovaný ako δ; v podozutektoidnej ocele sa pomaly chladený ferit objavuje ako zrnité bloky s relatívne hladkými hranicami zŕn. Keď sa obsah uhlíka blíži eutektoidnému zloženiu (0,77 % uhlíka), ferit vypadáva pozdĺž hraníc zŕn. (Eutektoid: Fázová premena, pri ktorej spolu vypadávajú dve alebo viac nových fáz z materskej fázy.)

Martenzit:

Nadnasičený tuhý roztok uhlíka rozpusteného v α-Fe s plošne centrovanou tetragonálnou štruktúrou; bežné morfológie martenzitu zahŕňajú lôžkové a doskové štruktúry; morfológia martenzitu závisí hlavne od teploty vzniku, ktorá zase závisí od obsahu uhlíka a legujúcich prvkov v austenite; u uhlíkovej ocele, keď sa zvyšuje obsah uhlíka, relatívne množstvo lôžkového martenzitu klesá a relatívne množstvo doskového martenzitu stúpa; charakteristiky: vysoká pevnosť a vysoká tvrdosť; vytvára sa rýchlym ochladením (kalením) austenitu, nie je to rovnovážna štruktúra a pri ohrievaní na 80–200 °C sa ľahko rozkladá;

Lôžkový martenzit:

Vzniká v oceľach s nízkym a stredným obsahom uhlíka a v nehrdzavejúcich oceľoch, skladá sa z väziek lôžok usporiadaných paralelne. Priestorový tvar je sploštený a predĺžený, jedno zrno austenitu môže prejsť do niekoľkých väziek lôžok (zvyčajne 3 až 5).

Lôžkový martenzit (ihlový martenzit):

Toto sa bežne vyskytuje u vysokouhlíkových a stredne uhlíkových ocelí a vysokoniklových zliatin Fe-Ni. Keď sú najväčšie deskové martenzity príliš malé na to, aby boli rozoznateľné optickým mikroskopom, nazývajú sa kryptokryštalické martenzity. Martenzit získaný zvyčajným kalením pri výrobe je zvyčajne kryptokryštalický martenzit.

Popúšťaný martenzit:

Táto mikroštruktúra vzniká nízkoteplotným popúšťaním (150–250 °C) a skladá sa z martenzitu s nižším stupňom prenasýtenia a veľmi jemných karbidov. Rozklad martenzitu prebieha medzi 80 a 200 °C. Keď sa oceľ zahreje na približne 80 °C, zvyšuje sa atómová aktivita vo vnútri a prenasýtený uhlík v martenzite sa začína postupne vylučovať vo forme karbidov. Stupeň prenasýtenia uhlíkom v martenzite sa neustále znížuje, čím vzniká zmiešaná štruktúra martenzitu s nižším stupňom prenasýtenia a veľmi jemných karbidov.

Cementit:

Zlúčenina uhlíka a železa, Fe3C; Vlastnosti: Obsahuje 6,67 % uhlíka, má komplexnú kosoštvorcovú kryštálovú štruktúru; veľmi tvrdá, extrémne krehká, takmer nulová húževnatosť a plasticita;

Perlit:

Mechanická zmes feritu a cementitu v striedavých listnatých vrstvách, vznikajúca eutektoidnou reakciou v zliatinách železa s uhlíkom; Vlastnosti: Vykazuje perleťový lesk; jeho mechanické vlastnosti sú medzi vlastnosťami feritu a cementitu, vysoká pevnosť, stredná tvrdosť a dobrá plasticita a húževnatosť;

Listnatý perlit:

Zmes feritu a cementitu tvorená striedavým prekrývaním tenkých vrstiev; Na základe veľkosti vzdialenosti medzi listovitými vrstvami sa delí na: Perlit (vzdialenosť medzi listovitými vrstvami 450–150 nm, teplotný rozsah tvorby A1–650 ℃, jasne rozoznateľný v optickom mikroskope), Sorbit (vzdialenosť medzi listovitými vrstvami 150–80 nm, teplotný rozsah tvorby 650–600 ℃, rozoznateľný len pri vysokom zväčšení v optickom mikroskope) a Troosit (vzdialenosť medzi listovitými vrstvami 80–30 nm, teplotný rozsah tvorby 600–550 ℃, rozoznateľný len pomocou elektrónového mikroskopu);

Guľôčkovitý perlit:

Zmes, v ktorej cementit existuje vo forme zrniek v matrici feritu; Guľôčkovitý perlit sa zvyčajne získava sféroidizačným žíhaním; (Sféroidizačné žíhanie: Žíhanie vykonávané za účelom sféroidizácie karbidov v oceli);

Horný bainit:

Zmes vytvorená z prenasýteného ihlovitého feritu a cementitu, keď teplota klesne do rozsahu 550–350 °C, pričom cementit je medzi ihlami feritu; Vlastnosti: perovitý vzhľad, krehký, vysoká tvrdosť; základne identifikovateľný pod 500x optickým mikroskopom. Spodný bainit

Zmes vytvorená z prenasýteného ihlovitého feritu a cementitu, keď teplota klesne do rozsahu 350–230 °C, pričom cementit je vo vnútri ihiel feritu; Vlastnosti: objavuje sa ako čierne ihlovité alebo listy bambusu podobné útvary;

Zrnný bainit:

Zmes pozostávajúca z relatívne hrubého blokového feritu a austenitu bohatého na uhlík;

Bainit bez karbidov:

Mikroštruktúra pozostávajúca z jednej fázy pásikovitého feritu, tiež známa ako feritický bainit; Vlastnosti: bainit bez karbidov sa zvyčajne vyskytuje v nízkouhlíkových oceliach;

Widmanstättenova štruktúra:

Viacfázová mikroštruktúra ocele, pri ktorej protiutektoidná fáza existuje v ihlovom alebo doskovom tvare zmiešanom s laminárnym perlitom, vyskytujúca sa v prípade, že zrnie austenitu je relatívne hrubé a rýchlosť chladenia je vhodná. Vlastnosti: Hrubé zrno s doskovitým, perovitým alebo trojuholníkovým tvarom.