Perlit: Was ist damit gemeint?

Gefüge aus abwechselnden Lamellen von Ferrit und Zementit, das im Stahl durch die eutektoide Reaktion entsteht. Je schneller die Abkühlung, desto feiner der Lamellenabstand und desto härter der Perlit.

Japanische Bezeichnung: パーライト

„Perlit“ kommt in 5 Übungsfragen aus 2 Themen vor, darunter Zustandsdiagramme und Hebelgesetz, Wärmebehandlung und metallische Werkstoffe.

Fachgebiet: Zustandsdiagramme und Hebelgesetz

Selbst ausprobieren: Fragen zu Perlit

Welche Aussage über den eutektoiden Punkt im Zustandsdiagramm Fe-Fe₃C trifft zu?

  1. ABei etwa 0,76 Massen-% C und 727 °C läuft γ → α + Fe₃C ab, und es entsteht Perlit
  2. BBei etwa 4,3 Massen-% C und 1147 °C läuft L → γ + Fe₃C ab, und es entsteht lamellarer Perlit
  3. CBei etwa 0,022 Massen-% C und 912 °C läuft γ → α ab, und es entsteht Bainit
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Lösung: A. Bei etwa 0,76 Massen-% C und 727 °C läuft γ → α + Fe₃C ab, und es entsteht Perlit

Der eutektoide Punkt des Systems Fe-Fe₃C liegt bei etwa 0,76 Massen-% C und 727 °C; dort wandelt sich Austenit (γ) in Perlit um, ein lamellares Gefüge aus Ferrit (α) und Zementit (Fe₃C). Die Reaktion bei etwa 4,3 Massen-% C und 1147 °C ist die eutektische Reaktion unter Beteiligung der Schmelze; dabei entsteht Ledeburit, nicht Perlit. 0,022 Massen-% C ist die maximale Löslichkeit von Kohlenstoff in α bei 727 °C, und 912 °C ist die Temperatur der γ → α-Umwandlung von reinem Eisen. Bainit erscheint im Gleichgewichtsdiagramm nicht; es ist ein Nichtgleichgewichtsgefüge, das aus unterkühltem Austenit in einem mittleren Temperaturbereich entsteht. Stähle mit weniger Kohlenstoff als die eutektoide Zusammensetzung heißen untereutektoide Stähle, solche mit mehr Kohlenstoff übereutektoide Stähle.

Ein untereutektoider Stahl mit 0,40 Massen-% C wird im Gleichgewicht bis knapp unter 727 °C abgekühlt. Welcher Wert kommt dem Massenanteil des voreutektoiden Ferrits am nächsten? Die eutektoide Zusammensetzung sei 0,76 Massen-% C, der Kohlenstoffgehalt des Ferrits bei 727 °C 0,022 Massen-% C und der des Zementits 6,70 Massen-% C.

  1. AEtwa 0,51
  2. BEtwa 0,94
  3. CEtwa 0,49
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Lösung: C. Etwa 0,49

Voreutektoider Ferrit ist der Ferrit, der sich bereits knapp oberhalb von 727 °C im Gebiet α + γ gebildet hat; der restliche Austenit wandelt sich vollständig in Perlit um. Nach dem Hebelgesetz ist W_α,voreutektoid = (0,76 − 0,40)/(0,76 − 0,022) = 0,36/0,738 ≈ 0,49. Etwa 0,51 ist der Anteil des übrigen Perlits; dabei wurde der Abstand auf der falschen Seite genommen. Etwa 0,94 ist der Anteil des gesamten Ferrits im Zweiphasengebiet α + Fe₃C, (6,70 − 0,40)/(6,70 − 0,022), der auch den Ferrit im Perlit einschließt. Das Flächenverhältnis von voreutektoidem Ferrit und Perlit im Schliffbild ist ein Anhaltspunkt, um den Kohlenstoffgehalt eines untereutektoiden Stahls abzuschätzen.

„Perlit“ in den Erläuterungen

Fragen, in denen „Perlit“ vorkommt (5)

  1. Welche Aussage über den eutektoiden Punkt im Zustandsdiagramm Fe-Fe₃C trifft zu?
  2. Ein untereutektoider Stahl mit 0,40 Massen-% C wird im Gleichgewicht bis knapp unter 727 °C abgekühlt. Welcher Wert kommt dem Massenanteil des voreutektoiden Ferrits am nächsten? Die eutektoide Zusammensetzung sei 0,76 Massen-% C, der Kohlenstoffgehalt des Ferrits bei 727 °C 0,022 Massen-% C und der des Zementits 6,70 Massen-% C.
  3. Ein übereutektoider Stahl mit 1,2 Massen-% C wird aus dem Austenitgebiet langsam abgekühlt. Welches Gefüge liegt bei Raumtemperatur vor?
  4. Welche Aussage über die martensitische Umwandlung in Stahl trifft zu?
  5. Die Zugabe von Legierungselementen wie Mn, Cr und Mo verbessert die Einhärtbarkeit von Stahl. Welche Begründung ist richtig?

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Verwandte Begriffe

Martensit Eutektische Reaktion Hebelgesetz Eutektoide Reaktion Einhärtbarkeit Gibbssche Phasenregel

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