Перлит характеризуется небольшой концентрической структурой оболочки (перлитовая структура), заканчивающейся круглым ядром (жемчужиной), напоминающим жемчужину с характерным блеском.
Перлитные типы стали и их применение
Перлитная сталь — это разновидность жаропрочных металлов. Он относится к категории низко- и среднелегированных сталей и используется как конструкционная или инструментальная сталь. Этот тип подходит для обработки после отжига или прокатки на любом оборудовании.
Поскольку марки бисера широко используются, потребителям важно знать, что это такое и какими качествами они обладают. Также важно понять, как перлит влияет на функцию и структуру стали. Не менее важен и спектр применения.
Описание перлитной стали
Низколегированная перлитная сталь классифицируется как жаропрочная. Добавление хрома и молибденовых сплавов позволяет повысить рабочую температуру перлитных стальных изделий в диапазоне +450…+550 °C, а добавление ванадия повышает этот показатель до +600 °C.
Жаропрочные перлитные марки стали не только становятся высокотемпературными с добавлением хрома, но и значительно повышают свою коррозионную стойкость. Молибденовые сплавы обладают дополнительным преимуществом — повышенной устойчивостью к экстремальным температурам.
Ванадий также используется в качестве сплава. Когда они соединяются с атомами углерода, образуя высокодисперсные карбиды, прочность металла повышается.
Для оптимизации физических свойств стальных сплавов проводят как нормализацию, так и закалку с последующей закалкой. В результате этого процесса получаются ферритно-перлитные марки с дисперсной карбидной структурой.
В производстве используются перловые сорта:
- шестерен, втулок крестовин, цилиндров и многих других деталей, работа которых связана с воздействием высокой температуры (до +500 °С);
- звеньев трубопроводных магистралей, паронагревательного оборудования, коллекторов и прочих деталей и узлов, эксплуатируемых под воздействием высокой температуры и давления;
- узлов и деталей оборудования, работающих при температурах от +585 °С;
Для того чтобы жемчужные сорта полностью раскрыли свои высокие эксплуатационные свойства, они должны быть закалены в масле. После закалки металл должен быть закален при сохранении соответствующих параметров. Такая обработка позволяет достичь максимальных значений прочности, износостойкости и твердости.
Производство перлитной стали
Разработка различных типов перлитной стали — интересный и сложный процесс. Образование жемчужин в структуре легированной стали довольно проблематично, даже при соблюдении всех параметров термообработки. Поскольку в процессе участвуют все добавки, присутствующие в сплаве, трудно добиться эвтектоидной структуры.
Распределение государственных элементов в различных по структуре зонах не всегда равномерно. Избыток хрома в этом отношении особенно нежелателен. В то же время добавление в сплав дополнительных сплавов необходимо для улучшения физических и химических свойств металла. Добавление никеля положительно влияет на свариваемость, а добавление титана повышает не только плотность, но и эластичность.
Производство металла состоит из плавления шихты, кипячения расплавленной ванны и окисления. Гранулированный перлитный отжиг используется как для эвтектоидных, так и для неэвтектоидных сплавов.
Отжиг включает в себя:
- нагрев с выходом на точку отжига, который может быть полным или неполным;
- выдержку для равномерного прогревания;
- медленное остывание металла после достижения фазового перехода.
Продолжительность каждого этапа определяется в соответствии с требованиями конкретного процесса плавки.
Состав и свойства перлита
Он может быть образован из Fe (93-99%) и C (1-7%), причем состав сплава всегда одинаков — 14,3% цементита и 85,7% феррита, плюс другие элементы, введенные в раствор искусственно или естественным путем.
Феррит — это чистый Fe с небольшим количеством C (0,006%). Цементит, или карбид железа, представляет собой стабильное соединение Fe и C с регулярной металлической решеткой, в которой некоторые атомы Fe заменены на C.
Его свойства зависят от формы, размера и количества кристаллов, которые образуются при охлаждении.
Хрупкий, зернистый феррит и твердый цементит образуют вязкий, прочный, обрабатываемый, кованый, герметичный материал.
В кованых изделиях возникают внутренние напряжения, которые могут состоять из мартенсита — плотной и твердой структуры, образующейся после закалки и быстрого охлаждения. Она удаляется путем закалки при температуре 500-600°C.
Содержание углерода в перлите постоянно и составляет 0,8%, а состав перлита не меняется, пока температура не поднимется выше 723°C.
Характеристики и свойства варьируются в зависимости от кристаллической формы цементита.
Гранулированный цементит обладает свойствами инструментальной стали с преобладающим режущим действием.
Его пластинчатая структура прочная и твердая. Первый образец получают путем медленного охлаждения в печи, а второй образец — путем быстрого охлаждения, например, в воде.
Описание перлитных сталей
Когда свойства перлитных сталей не изменяются под воздействием других химических элементов, их называют углеродистыми сталями. Наличие особой группы неметаллических элементов делает их легированными.
Некоторые вещества, такие как кремний, хром и т.д., улучшают легированные стали. Другие, наоборот, ухудшают их состояние. Фосфор, например, делает металл более хрупким, замещая атомы углерода.
Низколегированная сталь, перлитный класс
Высоко-, средне- и низколегированные стали различаются по количеству легирующих элементов. Перлитный сорт является низколегированным и содержит лишь несколько легирующих элементов. Он легко сочетается с неметаллами и популярен благодаря низкой себестоимости, высоким механическим свойствам и возможности модернизации.
Он состоит из небольшого количества С, около 0,2-0,35%, и 3-4%, но не более 5%, примесей. Типичным примером такого продукта является арматурная сталь.
Влияние примесей
Углерод (C) не является легирующим элементом. К ним относятся:
- кремний и никель, увеличивающие устойчивость перлита к ударам;
- вольфрам, повышающий жаростойкость;
- молибден, обеспечивающий целостность перлита при повышении температуры выше критической;
- ванадий, распределяющий структуру равномерно по всей заготовке;
- ниобий, хром, повышающие прочность деталей;
- титан, увеличивающий износостойкость;
- марганец, нейтрализующий серу.
Свойства этой категории не особенно выражены. Жаропрочность высоколегированных марок намного выше, чем низколегированных, то же самое относится и к их стоимости.
Применение перлита
Белый цвет перлита затрудняет диагностику почвенных вредителей (корневых насекомых, мучнистых клопов, личинок грибков). Значение pH перлита нейтрально. Если растение выращивается в чистом перлите и поливается жесткой водой, pH субстрата может сдвинуться в щелочную область, подавляя рост растения и препятствуя использованию питательных веществ.
Поскольку он имеет положительный заряд, он не может удерживать положительный ион удобрения и не участвует в ионном обмене.
Вермикулит, фрагменты кирпича, мелкий керамзит, фрагменты полистирола, песок (последние два ингредиента делают субстрат пористым и хрупким, но не удерживают воду).
Недостатки
Перлит часто используется в сочетании с вермикулитом. Преимущества перлита перед вермикулитом: капиллярное распределение влаги облегчает полив растений и позволяет им быстрее высыхать между поливами.
Преимущества вермикулита перед перлитом: меньшая усадка при измельчении (меньшая коагуляция), отсутствие пустот при заполнении, низкий эффект полировки (не вызывает механических повреждений корней), низкая гигроскопичность, способность к обмену ионов.
Основное количество полученного перлита используется для производства керамзитового перлита, который применяется в различных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве.
Благодаря своим свойствам, таким как негорючесть, низкая теплопроводность и малый удельный вес, вспененный перлит широко используется для производства звукопоглощающих материалов и изоляционных материалов в строительстве.
В зависимости от категории, керамзитовый песок используется для производства легких бетонов и растворов различного назначения, керамических и асфальтоперлитовых изделий, перлитовых изделий на основе синтетических вяжущих, гипсовых и силикатных перлитовых материалов, гипсового раствора и широкого спектра изоляционных материалов.
- Вспученный перлит также используется для изоляции тепловых агрегатов криогенного оборудования, металлургии и других отраслей промышленности.
- Особенно мелкая фракция расширенного перлита (фильтрующий перлит) используется для фильтрации суспензий в различных отраслях промышленности, таких как пищевая, нефтехимическая, химическая, медицинская и др.
Процесс расширения обусловлен наличием в натуральном перлите 2-6% концентрированной воды.
Когда этот камень быстро нагревается до температуры выше 870 °C, он всплывает, как попкорн, поскольку связанная вода испаряется, образуя бесчисленное множество крошечных пузырьков в мягком стекле. Именно эти крошечные пузырьки, похожие на стекло, придают керамзитовому перлиту такой удивительно низкий вес и другие превосходные физические свойства.
