Analisi delle cause di frattura dell'acciaio ferrite-perlite

L'acciaio ferritico-perlato rappresenta la stragrande maggioranza della produzione totale di acciaio. Sono in genere carboni di ferro contenenti tra 0,05% e 0,20% di carbonio e leghe di altri piccoli elementi di lega aggiunti per migliorare resistenza allo snervamento e tenacità.

La microstruttura della ferrite-perlite è costituita da ferro BBC (ferrite), 0,01% C, lega solubile e Fe3C. Negli acciai al carbonio a bassissimo contenuto di carbonio, le particelle di cementite (carburi) rimangono nei bordi e nei grani dei granuli di ferrite. Tuttavia, quando il contenuto di carbonio è superiore allo 0,02%, la maggior parte di Fe3C forma una struttura simile a una lastra con una certa ferrite, chiamata perlite, e tende ad essere un "grano" e un nodo sferico (precipitato con bordi di grano). Disperso nella matrice di ferrite. Nella microstruttura di acciaio a basso tenore di carbonio con un contenuto di carbonio dello 0,10% allo 0,20%, il tenore in perlite rappresenta dal 10% al 25%.

Sebbene le particelle di perlite siano molto dure, sono molto disperse sulla matrice di ferrite e si deformano facilmente attorno alla ferrite. Generalmente, la dimensione del grano della ferrite diminuisce all'aumentare del contenuto di perlite. Perché la formazione e la trasformazione delle sfere di perlite può ostacolare la crescita dei granuli di ferrite. Pertanto, la perlite aumenterà indirettamente la tensione di snervamento della tensione δy aumentando d-1/2 (d è il diametro medio del grano).

Dal punto di vista dell'analisi della frattura, ci sono due tipi di acciaio nella gamma di contenuto di carbonio nell'acciaio a basso tenore di carbonio e le sue prestazioni sono preoccupanti. Innanzitutto, il contenuto di carbonio è inferiore allo 0,03%, il carbonio esiste sotto forma di giunti a sfera di perlite e ha scarso effetto sulla tenacità dell'acciaio. In secondo luogo, quando il contenuto di carbonio è alto, la durezza e la curva di Charpy sono direttamente influenzate dalla forma sferoidale.