La perlita es una estructura laminar (o estratificada) de dos fases compuesta por capas alternas de ferrita ( 87,5 % en peso) y cementita (12,5 % en peso) que se encuentra en algunos aceros y fundiciones . Durante el enfriamiento lento de una aleación de hierro y carbono, la perlita se forma mediante una reacción eutectoide a medida que la austenita se enfría por debajo de los 723 °C (1333 °F) (la temperatura eutectoide). La perlita es una microestructura que se encuentra en muchos grados comunes de aceros.
La composición eutectoide de la austenita es de aproximadamente 0,8% de carbono ; el acero con menor contenido de carbono ( acero hipoeutectoide ) contendrá una proporción correspondiente de cristales de ferrita relativamente puros que no participan en la reacción eutectoide y no pueden transformarse en perlita. Del mismo modo, los aceros con mayor contenido de carbono ( aceros hipereutectoides ) formarán cementita antes de alcanzar el punto eutectoide. La proporción de ferrita y cementita que se forma por encima del punto eutectoide se puede calcular a partir del diagrama de fases de equilibrio hierro/hierro-carburo utilizando la regla de la palanca .
Los aceros con microestructura perlítica (composición eutectoide) o casi perlítica (composición casi eutectoide) se pueden trefilar para formar alambres delgados. Dichos alambres, a menudo agrupados en cuerdas, se utilizan comercialmente como cuerdas de piano, cuerdas para puentes colgantes y como cordón de acero para reforzar neumáticos. Altos grados de trefilado (deformación logarítmica por encima de 3) dan lugar a alambres perlíticos con límites de fluencia de varios gigapascales. Esto hace que la perlita sea uno de los materiales estructurales a granel más fuertes de la Tierra. [1] Algunos alambres de acero perlítico hipereutectoides, cuando se trefilan en frío hasta alcanzar deformaciones verdaderas (logarítmicas) superiores a 5, pueden incluso mostrar una resistencia máxima a la tracción por encima de 6 GPa (870 ksi). [2] Aunque la perlita se utiliza en muchas aplicaciones de ingeniería, el origen de su extrema resistencia no se entiende bien. Recientemente se ha demostrado que el trefilado en frío no sólo refuerza la perlita al refinar la estructura de las láminas, sino que también provoca simultáneamente la descomposición química parcial de la cementita, asociada con un mayor contenido de carbono de la fase de ferrita, defectos reticulares inducidos por deformación en las láminas de ferrita [3] e incluso una transición estructural de cementita cristalina a amorfa. La descomposición inducida por deformación y el cambio microestructural de la cementita están estrechamente relacionados con varios otros fenómenos, como una fuerte redistribución del carbono y otros elementos de aleación como el silicio y el manganeso tanto en la cementita como en la fase de ferrita; una variación de la acomodación de la deformación en las interfaces de fase debido a un cambio en el gradiente de concentración de carbono en las interfaces; y aleación mecánica [4] .
La perlita fue identificada por primera vez por Henry Clifton Sorby e inicialmente llamada sorbita, sin embargo la similitud de la microestructura con el nácar y especialmente el efecto óptico causado por la escala de la estructura hicieron que el nombre alternativo fuera más popular.
La perlita se forma como resultado del crecimiento cooperativo de la ferrita y la cementita durante la descomposición de la austenita. La morfología de la perlita se ve afectada significativamente por la velocidad de enfriamiento y la temperatura de bobinado. A temperaturas de bobinado más bajas, la perlita se forma con un espaciado laminar más fino, lo que da como resultado propiedades mecánicas mejoradas debido a la distribución más fina de las capas de ferrita y cementita. Por el contrario, a temperaturas de bobinado más altas, la perlita se forma con láminas más gruesas y se observa una menor cantidad de perlita, ya que las partículas de cementita gruesa tienden a dominar la estructura. La difusión de carbono durante la formación de la perlita, justo por delante del frente de crecimiento, es fundamental para determinar el espesor de las láminas y, en consecuencia, la resistencia del acero [5] .
La bainita es una estructura similar con láminas mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible y, por lo tanto, carece de este aspecto perlado. Se prepara mediante un enfriamiento más rápido. A diferencia de la perlita, cuya formación implica la difusión de todos los átomos, la bainita crece mediante un mecanismo de transformación desplazativa.
La transformación de la perlita en austenita se produce a una temperatura crítica inferior de 723 °C (1333 °F). A esta temperatura, la perlita se transforma en austenita debido al proceso de nucleación.
El acero eutectoide puede, en principio, transformarse completamente en perlita; los aceros hipoeutectoides también pueden ser completamente perlíticos si se transforman a una temperatura inferior a la eutectoide normal. [6] [7] La perlita puede ser dura y fuerte, pero no es particularmente tenaz . Puede ser resistente al desgaste debido a una fuerte red laminar de ferrita y cementita. Los ejemplos de aplicaciones incluyen herramientas de corte , alambres de alta resistencia , cuchillos , cinceles y clavos .
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