Perliet (staal)

Verschijningsvormen van perliet in staal, afhankelijk van het koolstofgehalte

De atomen in staal kunnen op vele manieren gerangschikt zijn. Deze rangschikking bepaalt de microstructuur van het materiaal. Hoe deze microstructuur eruitziet, hangt niet alleen af van de bestanddelen van staal en hun onderlinge verhoudingen, maar ook van de kracht, temperatuur en snelheid waarmee het staal is bewerkt. De mechanische eigenschappen van staal zijn sterk afhankelijk van de microstructuur. Eén van de mogelijke microstructuren is perliet. Deze microstructuur is zichtbaar met een microscoop.

De structuur van (lamellair) perliet bestaat uit korrels, met in elke korrel afwisselend zeer dunne laagjes ferriet (Fe met hooguit 0,022 wt% C) en cementiet (Fe3C). Deze laagjes ontstaan wanneer een staal, bestaande uit ijzer met 0,77 wt% koolstof, vanuit een hoge temperatuur langzaam wordt afgekoeld tot onder de 724°C (de eutectische temperatuur van ferriet en cementiet in staal). De dikte van de laagjes hangt af van de afkoelsnelheid: bij langzame afkoeling zijn de laagjes breder. Het is ook mogelijk om perliet aan te treffen in staal met een lagere, of juist hogere hoeveelheid koolstof. Zit er minder dan 0.77 wt% koolstof in het staal, dan zal er naar verhouding meer ferriet ontstaan dan cementiet. Het extra ferriet zal langs de korrelgrenzen gaan zitten, en er kunnen mogelijk "naaldjes" ferriet (een zgn. Widmanstättenstructuur) in de microstructuur verschijnen. Bij koolstofgehalte dat nadert naar de 0,022 wt% zal er geen perliet meer ontstaan, maar bestaan de korrels alleen nog maar uit ferriet, met hier en daar cementiet aan de korrelgrenzen. Zit er daarentegen juist méér dan 0.77 wt% koolstof in het staal, dan zal langs de korrelgrenzen extra cementiet verschijnen. Bij gietijzer, een staalsoort met 2,5% tot 6,67% koolstof, kan in bepaalde gevallen ook koolstof voorkomen in plaats van cementiet, omdat deze laatste niet volledig stabiel is bij hoge percentages koolstof in ijzer. De perlietvorming kan dan al beginnen bij 738°C.

Wanneer het staal wordt zachtgegloeid, ofwel enige tijd nét onder de eutectoïdische temperatuur van 724°C wordt gehouden, wordt het lamellair perliet omgezet in nodulair perliet. De warmtebehandeling zorgt ervoor dat het cementiet zich niet langer als laagjes, maar als bolletjes tussen de ferriet bevindt.

De mechanische eigenschappen van staal en gietijzer worden in grote mate bepaald door de hoeveelheid cementiet in de perliet en de structuur van het perliet.

• Harden (metaalbewerking)

Perliet