Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 2. ЖелезоМетоды массового производства стали были открыты в середине XIX в.. К этому времени относятся и первые металлографические исследования железа и его сплавов. В России в 30-х годах XIX в. П. П. Аносов применил микроскоп для изучения структуры стали и ее изменения после ковки и термической обработки. За границей первые микроскопические исследования были проведены в 60-х годах XIX в., с помощью которых изучалась структура железных метеоритов. Позднее было доказано, что структура метеоритного железа почти ничем не отличается от обычного железа (точнее сплава железа с никелем) и определяется главным образом сильным нагревом при прохождении метеорита сквозь атмосферу Земли. Для практики важнее металлографические исследования строения железа и сплавов на основе железа в зависимости от состава, режима тепловой обработки и т. д. Эти исследования впервые были начаты в России 150 лет тому назад П. П. Аносовым, за тридцать лет до исследований Сорби и Видманштеттена. Однако Сорби не ограничивался описанием наблюдаемой структуры, он зарисовывал то, что видел под микроскопом, достаточно хорошо воспроизводя структуры. На рис. 129 приведен рисунок структуры перлита, сделанный Сорби (ср. с рис. 141, где представлена современная фотография микроструктуры перлита). Вскоре появились книги с фотографиями микроструктур железоуглеродистых сплавов.
Рис. 129. Структура перлита, нарисованная Сорбн (1886 г.)
Рис. 130. Изменение свободных энергий а- и Первые и достаточно полные монографии о металлографии сплавов на основе железа появились в начале XX в. Они созданы А. А. Ржешотарским (Россия), Мартенсом и Гейном (Германия), Хоу (США). Современный трехтомный металлографический атлас «Металлография железа» (пер. с англ.) коллектива авторов (редактор русского издания Ф. Н. Тавадзе) издан в 1973 г. Обычно железо (как и любой другой металл) никогда не бывает абсолютно чистым — оно всегда содержит примеси. В настоящее время можно получить железо высокой чистоты, минуя доменную плавку, так называемое железо прямого восстановления (П. В.), содержащее в сумме около 0,01 % (и даже меньше) примесей, но чаще используют так называемое техническое железо (его иногда называют железо Армко), производимое сейчас в больших количествах в мартеновских печах. Техническое железо содержит примерно 99,8-99,9% железа и 0,1-0,2% примесей, состоящих более чем из десятка элементов. В сотых долях процента присутствуют в нем углерод (около 0,02%) и медь (0,1%), а остальные элементы — в тысячных и десятитысячных долях процента. Данные, приводимые ниже, относятся к железу технической чистоты 1. Температура плавления железа 1539 °С (±5 °С). В твердом состоянии железо может находиться в двух модификациях — (о. ц. к.) и у (г. ц. к.). Кристаллические решетки а- и Существенным и принципиально важным фактом является то обстоятельство, что Свободная энергия Механические свойства железа характеризуются следующими величинами (I — техническое, II — прямого восстановления, III — сверхчистое):
Эти показатели могут изменяться в некоторых пределах, так как на свойства железа влияет ряд факторов (например, увеличение размеров Зерен понижает твердость). При 768 °С железо испытывает магнитное превращение; выше 768 °С железо становится немагнитным. Об этом превращении было сказано раньше (см. гл. II, п. 7). Железо со многими элементами образует растворы: с металлами — растворы замещения, с углеродом, азотом и водородом — растворы внедрения. Особо следует рассмотреть образование растворов углерода в железе. Растворимость углерода в железе существенно зависит от того, в какой кристаллической форме существует железо. Растворимость углерода в Твердый раствор углерода и других элементов в Диаметр атома углерода (в свободном состоянии) равен 0,154 нм. В о. ц. к. решетке имеются 12 свободных мест в середине ребер. Диаметр такого свободного места, так называемой поры кристаллической решетки, равен 0,062 нм. Такой объем, по-видимому, недостаточен для помещения в него атома (иона) углерода. В г. ц. к.
Рис. 131. Твердый раствор внедрения: а — кристаллическая решетка при полном ааполиении всех пор; б — кристаллическая решетка аустенита Таким образом, чисто геометрические соображения подсказывают, что а-железо не растворяет, а у-железо растворяет углерод. Однако ряд косвенных признаков показывает, что в действительности Следует предполагать, что растворимость углерода в Кристаллическую структуру аустенита можно себе представить как г. ц. к. решетку, состоящую из атомов железа, в которую внедрены меньшего размера атомы углерода. Если бы все свободные места (поры) в г. ц. к. решетке были заняты углеродом, то это состояние характеризовала бы схема, изображенная на рис. 131, а. Но так как атом углерода больше размеров поры, то при попадании его в решетку железа последняя искажается и остальные поры становятся недопустимыми для других атомов углерода. На рис. 131,б показано строение элементарной ячейки аустенита, в которой растворен один атом углерода. Расположенный в центре элементарной Параметр решетки безуглеродистого Параметр решетки, как известно, зависит от температуры и от наличия растворенных атомов. Известен параметр решетки аустенита при комнатной температуре в сталях с содержанием углерода свыше
Рис. 132. Параметр решетки аустенита: а — влияние углерода; б — влияние температуры Такой параметр имело бы чистое Состояние углерода в аустените можно считать установленным, хотя ранее об этом был спор среди металловедов. Углерод в аустените находится в виде ионов, дважды ионизированных, тогда как атомы железа ионизированы однократно 2. Это объясняет явление «электролиза» аустенита, обнаруженное В. И. Просвириным и др., состоящее в том, что под действием постоянного тока углерод в аустените перемещается по направлению к отрицательному полюсу (катоду).
|
1 |
Оглавление
|