химический каталог




Структурная неорганическая химия. Том 3

Автор А.Уэллс

[3] Acta cryst., 1948, 1, 180.

29.7.1. Железо и сталь. Обычная сталь представляет собой железо, содержащее небольшое количество углерода. Многие сорта стали, используемые для специальных целей, содержат также легирующие добавки одного или нескольких металлов (Сг, Мо, W, V, Ni, Мп), которые оказывают существенное влияние на те или иные свойства стали. Мы ограничимся обсуждением простой системы Fe—С. Полезные свойства таких материалов, как различные сорта «железа» и стали, зависят от содержания в них углерода и от способа его распределения в металле. Система Fe — С оказывается более сложной, чем только что описанные системы металл — неметалл, содержащие соединения внедрения, в силу двух обстоятельств. Во-первых, у железа существуют две аллотропные модификации. Модификация, устойчивая при обычных температурах, обладающая ферромагнетизмом и называемая а-железом, имеет объемноцептрпроваппую кубическую структуру. Эта структура устойчива до 906°С, а также в интервале 1401 —1530°С (т. пл.). В промежуточном интервале температур 906—1401 °С устойчива гранецентриро-ванная структура у-железа, являющегося немагнитным. Точка Кюри (766°С) лежит ниже перехода а—у, и в интервале 766—906 °С железо существует в форме B-Fe. В связи с тем что в точке Кюри изменения положений атомов не происходит, мы в дальнейшем исключим р-железо из рассмотрения. Вторым осложняющим обстоятельством для системы Fe—С служит то, что отношение радиусов С : Fe (0,60) находится вблизи предельной величины для образования твердых растворов внедрения. Поэтому в дополнение к фазе твердого раствора может образоваться карбид железа Fe^C. Таким образом, углерод в зависимости от его содержания и характера термической обработки материала может присутствовать в свободном состоянии в виде графита, в фазе твердого раствора или в виде цементита (FesC).

Железо получают выплавкой из смеси оксидной руды с коксом, так что в расплаве имеется избыток углерода. Расплавленное железо растворяет до 4,3% углерода, при этом температура затвердевания эвтектической смеси составляет 1150°С. Поэтому чугун содержит около 4% углерода. За счет примеси глин в рудах в железо переходит также до 2% кремния. Углерод в чугуне в зависимости от содержания кремния может присутствовать в форме цементита (белый чугун) или графита (серый чугун). Наличие кремния благоприятствует разложению цементита и выделению графита; обычно в сером чугуне углерод присутствует в обеих формах. Материал, затвердевший при 1150 °С и содержащий 4,3% С, является смесью фаз, поскольку максимальная растворимость углерода в у-железе при этой температуре (т. е. в гомогенном твердом растворе) составляет 1,9%. При понижении температуры до 690°С, при которой y-Fe в присутствии углерода еще сохраняет устойчивость, растворимость падает до 0,9%. (Железо можно стабилизировать в немагнитной у-форме и при комнатной температуре путем введения добавок таких элементов, как Мп и Ni, которые способны давать твердые растворы лишь с у-железом, но пе с а-железом.) При удалении из чугуна всех примесей до уровня следов получают наиболее чистое пз продажных сортов железа — сварочное железо. Сталь содержит до 1,5% углерода; в мягкой стали его содержание составляет —0,1—0,5%. Поэтому производство стали включает процесс контролируемого понижения содержания углерода в чугуне либо процесс контролируемого введения углерода в сварочное железо (процесс цементации). Ниже мы рассмотрим процессы, из которых складывается производство стали.

Выше 906 °С сталь представляет собой немагнитный твердый раствор углерода в у-железе (аустенит). Строение этого твердого раствора характеризуется простым статистическим распределением атомов углерода (поскольку их количество недостаточно для образования упорядоченной структуры). Надежно установлено, что в аустепите атомы углерода занимают октаэдрнческие пустоты в структуре у-железа. При медленном охлаждении аустепнта сначала происходит выделение избытка углерода в виде цементита, так как растворимость углерода падает при 690°С до 0,9%. Ниже этой температуры a-Fe становится неустойчивым и твердый раствор углерода в y-Fe превращается в эвтектоидную смесь феррита и цементита. Феррит представляет собой фазу почти чистого a-железа, содержащую в виде твердого раствора лишь 0,06% углерода. Освободившийся углерод входит в состав цементита. Эта эвтектоидная смесь, называемая; перлитом, имеет тонкозернистую полосчатую структуру, обладает перламутровым блеском и очень низкой твердостью. Другой крайний случай термической обработки состоит в закаливании аустенита до температуры ниже 150 "С, в результате чего образуется мартенсит, являющийся пересыщенным твердым раствором углерода в a-железе и содержащий до 1,6% С. Он характеризуется высокой твердостью, и именно его присутствием объясняется твердость закаленной стали. (Исходная у-струк-тура твердого раствора может сохраниться при закаливании лишь при наличии в стали других металлов, о чем сказано выше.) Твердую и хрупкую сталь, получающуюся в результате

502 29. Метал

страница 175
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202

Скачать книгу "Структурная неорганическая химия. Том 3" (7.63Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
арендовать телевизор moskva dly bara
Фирма Ренессанс: цены на лестницы на второй этаж - оперативно, надежно и доступно!
стул zeta купить
аренда кладовой марьино

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)