Железоуглеродистые сплавы —
сталь и чугун — имеют большое значение как основные материалы современной
промышленности. С каждым годом их производство неуклонно возрастает. В
настоящее время доля железных сплавов в машиностроении превышает 95 % и
ежегодно мировая металлургия производит свыше 5 млрд. т железных
сплавов.
ГЛАВА 1. КОМПОНЕНТЫ, ФАЗЫ И ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ
ЖЕЛЕЗО—УГЛЕРОД
Диаграммы состояния компонентов
системы железо — углерод приведены на рис. 3.1. Рассмотрим свойства
железа. Химически чистое железо — металл серебристо-белого цвета. Атомный
номер 26, атомная масса 55,85, атомный радиус 1,27 • 10—8
см. Оно в зависимости от температуры и давления может находиться в трех
агрегатных состояниях: кристаллическом, жидком и газообразном. Железо
— полиморфный металл, который в кристаллическом состоянии может быть
в четырех модификациях. При атмосферном давлении Р1 в
интервале температур 20—910 °С существует а — Ре, имеющее ОЦК
решетку с координационным числом, равным восьми. Атомный радиус ос — Бе
1,26 • Ю-8 см, параметр решетки при температуре 20 °С
составляет 2,8606 • Ю-8 см. До температуры 768 °С (точка Кюри)
железо ферро-магнитно, выше этой температуры — парамагнитно. При 911 °С
происходит полиморфное превращение а — Ре в у — Ре, которое
устойчиво до температуры 1400 °С и имеет ГЦК решетку с
координационным числом, равным 12. Атомный радиус у — Ре 1,284 •
Ю-8 см, параметр решетки 3,656 • Ю-"8 см.
Температура 1400 °С является точкой второго полиморфного превращения у
— Ре в б — Ре. Модификация 6 — Ре имеет ОЦК решетку с
координационным числом, равным восьми, и параметром 2,96 • 10~8
см, она устойчива до температуры плавления 1536 °С. При высоких
давлениях (выше 13 ГПа) и температурах ниже 770 °С устойчиво е — Ре, для
которого характерна ГП решетка с координационным числом, равным 12, и
отношением параметров с/а, равным 1,603.
Между атомами железа в твердом
состоянии существует металлическая связь, заключающаяся в том, что
положительно заряженные ионы, колеблющиеся относительно воображаемых узлов
кристаллической решетки, взаимодействуют с валентными электронами
(Зс/24х2), образующими электронный газ
Кристаллическое железо имеет дальний порядок расположения атомов,
жидкое — ближний порядок и также обладает металлическим типом связи.
Газообразное железо не отличается от обычных газов. Между хаотически
расположенными атомами существуют связи типа
Ван-дер-Ваальса.
