Page 445 - Основы_химии

579J С Т А Л Ь И Ж Е Л Е З О . 437

Разнообразие в свойствах стали и железа много зависит от подмесей, в них содер­
жащихся. Вообще железо, употребляющееся в практике, содержит еще углерод и всегда
некоторое количество кремния, марганца, серы, фосфора и др. При разнообразии в отно­
шении этих составных частей могут изменяться и качества железа. Замечательно при
этом то изменение, которое претерпевает мягкое железо, имеющее волокнистое строение:
при продолжительных ударах и сотрясениях оно становится тогда зернистым и хрупким.
Это и объясняет до некоторой степени изменение прочности железных предметов, напр.,
осей в вагонах, которые после некоторого времени службы непременно должны быть
переменены, а иначе становятся хрупкими. Очевидно, что от железа к стали и чугуну
будут всевозможные переходы.
Замечу, что Урал, область Донца и Кузнецкий каменноугольный бассейн 3. Си­
бири представляют сумму всех благоприятных условий для успешного будущего разви­
тия обширнейшей железной производительности, потому что в этих местах не только
найдены громадные запасы превосходных железных руд, но и каменные углп, необходи­
мые для их переделки, а на севере Урала и массы дешевого древесного угля, особо
пригодного для легкого и дешевого получения высших сортов стали, как доказывается
в сочинении «Уральская железная промышленность в 1899 г.», редактированном мною
после поездки на Урал.
[579] По сведению, сообщенному мне А. И. Скиндером, опыты Обуховского стале­
литейного завода, показывают, что 140 об. жидкой расплавленной стали, после остывания,
дают 128 об. остывшего металла. Употребляя гальванический ток большого напряжения
и плотный уголь как один электрод, железо же как другой, Берпадос спаивает железо,
проплавляет отверстия в его листах и т. п. В регенеративных печах Сименса и в гор­
нах, нагреваемых нефтью, мягкое железо легко сплавлять, подобно стали или мягкому
ковкому чугуну. Железо и сталь при малом содержании углерода, застывая, уменьшают
объем, но чугуны, богатые углеродом, при застывании увеличиваются в объеме, подобно
воде (и висмуту), как показал еще Реомюр и вновь доказал Муассан (1905) и др.
Гор, Тет, Баррет (Gor 186J, Tait, Barrel), Чернов, Осмонд и другие заметили,
что при температуре близкой к 700°, т.-е. между темным и ярким красным калепием, все
сорта стали претерпевают особое изменение, названное р е к а л е с ц е н ц и е й или само­
нагреванием (см. гл. X I V , доп. 374). Если металл значительно раскалить и дать ему
охлаждаться, то можно заметить, что при этой температуре охлаждение останавливается,
т.-е. выделяется скрытое тепло, отвечающее перемене состояния. Теплоемкость, гальвано-
проводность, магнетизм и другие свойства также тогда меняются. Закаливание требует
нагрева до температуры самонагрева, при отпускании стали нагрев не должен доходить
до этой температуры и т. д. Очевидно, что мы встречаемся здесь с переменою внутрен­
него состояния, совершенно сходною с переходом от твердого тела к жидкому, хотя нет
видимой физической перемены.
Значительные перемены в свойствах стали не только от перемены в составе под­
месей, но и просто от закалки или отпуска, т.-е. нагрева до разных температур, очевидно,
должны зависеть от перемен внутреннего распределения или сложения. За последние
десятилетия предмет этот, т.-е. микроструктура стали (как и всяких металлических спла­
вов), значительно выяснился преимущественно при помощи микроскопических наблюдений
над отшлифованными поверхностями, более или менее — но лишь с поверхности — вытра­
вленными соответственными (часто с трудом подыскиваемыми смесями кислотного свой­
ства) реагентами, трогающими одни составные части и оставляющими другие без изме­
нения. Это составляет ныне целую специальность металлографии, относящейся одною
стороною к физической химии, а другою к прикладной (технической) химии, а потому
в этом сочинении лишь упоминаемую. Имена Осмонда, Роберте-Аустина, Ле Шательв
и др., последовавших за Черновым в изучении стали, останутся в этом отношении наи­
более памятными. За ними между русскими исследователями пошли Ржеиютарский,
Байков, Курбатов и др. Упомянем в отношении к стали, что в отпущенном состоянии
она содержит сопоставление (смесь) чистого железа (называют ферритом) с карбидом СКе,
(цементитом) и эвтектическим сплавом двух названных веществ (перлитом). В закаленной
стали кроме того отличили сорбит или троостит, который, вероятно, есть видоизменение
вышеуказанного перлита, да два особых видоизменения железа (феррита), отличающиеся
формою кристаллов. Вообще же, при закалке происходит несколько новых форм соедине­
ний и твердых растворов Fe и С, а свойства стали определяются относительным их
количеством и механическим распределением.
Сталь обладает сцеплением или связностью частиц в большей мере, чем другие
металлы, как видно из того, что она р а з р ы в а е т с я только прч грузе 50 — 80 кг на
кв. мм, тогда как железо — при грузе около 30 кг, чугун 10, медь 25, серебро 23, пла­
тина 30, дерево 8 кг. Упругость железа и стали также больше, чем других металлов.
Она выражается так называемым к о э ф ф и ц и е н т о м у п р у г о с т и . Взяв прут дли­
ною L , навесим на конец его груз Р, прут удлинится на /. Чем меньше это удлинение
при прочих равных условиях, тем материал упруже, если только по снятии груза он
примет первоначальную длину L . Исследование показало, что величина упругого удли­
нения / прямо пропорциональна длине L и грузу Р и обратно пропорциональна сечению,