Page 449 - Основы_химии
P. 449

581]                        Ж Е Л Е З О .  С Т А Л Ь .                441


          Вещества,  разрушающие  перекись  водорода  (напр..  щелочи),  задерживают  ржавле­
     ние.  Whitney  (1903) утверждает,  что  ржавление  состоит  в  том, что  Fe  притягивает  гидро-
     ксильные  ионы  электролитически  диссоциированной  воды,  образует  гидрат  закиси,  окис­
     ляемой  далее  кислородом  в  окись.  Lambert  (1912)  считает  ржавление  результатом  элек­
     тролитического  процесса.  По его наблюдениям,  чистое  железо  в чистой воде  и  в  атмосфере
     чистого  кислорода  не  ржавеет  (опыт  производился  с  химически  чистым  Fe  в  кварцевой
     посуде,  так  как  стекло  может  сообщить  воде  щелочную  реакцию).  Неочищенное  железо
     в тех же условиях  ржавеет  (т.-е. присутствие  CÖ 2 не  обязательно).  Lambert  предполагает,
     что  железо  с  имеющимися  в  нем  примесями  образует  гальванический  элемент,  в  котором
     оно  играет  роль  анода  и  окисляется  выделяющимся  при  электролизе  воды  кислородом.
     В.  А.  Кистяковский  (1925)  тоже  держится  электролитической  теории  ржавления.  Он
     убежден, что гальваническую  пару  образуют  железо  и  оно же,  покрытое  пленкой  окисла.
     Присутствие  С 0 2  повышает  электродвижущую  силу  гальванической  пары  и  ускоряет
     процесс.
          Таким  образом  еще  нельзя  говорить  об  одной  всеми  принятой  теории  ржавления
     Fe,  и  это  несмотря  на  то, что за  период  примерно  с  1890  по  1920  г.  опубликовано  около
     700  работ  по  этому  практически  очень  важному  вопросу.  Первый  же  обстоятельный  ме-
     муар,  посвященный  ржавлению,  принадлежит  Тенору  (1819).  По  составу  ржавчина  пред­
     ставляет,  повидимому,  смесь  окислов  Fe  в  той  или  иной  степени  гидратации,  что  Stum­
     per  (1925)  передает  формулой:
                                 a:Fe0«/Fe 3 0 3 zH 2 0.  (Г.)
          [581]  Порошковатое  восстановленное  железо  пассивно  по  отношению  к  азотной
     кислоте  уд.  веса  1,37,  но  при  нагревании  кислота  действует  на  него.  В  магнитном  поле
     пассивность  эта  исчезает.  Сент-Эдм  приписывает  пассивность  Fe  (и  Ni)  образованию
     на  поверхности  металла  азотистого  железа,  потому  что  при  накаливании  в  водороде  заме­
     тил,  что  пассивное  железо  выделяет  NH 3 .  Ремсен  заметил,  что  железная  полоса,  поме­
     щенная  в  магнитное  поле,  растворяется  преимущественно  в  средней  своей  части,  т.е.

          Возьмем  теперь  случай  закалки  стали.
          По  современаым  воззрениям,  сталь  только  тогда  принимает  закалку,  когда  температура  закалки
     лежит  выше  точки  перехода  из  «-  в  у-железо,  т.-е.  в  начальном  состоянии  процесса  закалки  мы  имеем  дело
     с  твердым  раствора  углерода  в  у-железе.  При закалке  стали  железо  у  стремится  перейти  в  «-железо,  угле­
     род  же,  который  при  нормальных  условиях  даже  при  высоких  температурах  не  растворяется  в  «-железе,
     остается, благодаря  большой  скорости  охлаждения,  распределенным  между  атомами  железа.  При медленном  ж е
     охлаждении  стали  должно  происходить  выделение  цементита  Fe s C.  Спрашивается,  каково  будет  влияние
     атома  углерода  на  образующуюся  при  закалке  решетку  атомов  железа?  Представим  себе  случай  малой  кон­
     центрации  углерода.  Прп закалке  у-железо  переходит  в  «-железо.  Так же  как  и  в  случае  твердого  раствора
     углерода  в  у-железе,  атом  углерода  и  в  нашем  случае,  когда  железо  перешло  в  а,  не  будет  замещать  атома
     железа  (опыт  показывает  увеличение  объема  при  закалке  стали).

                                                            1
                                                • ^ — і       Г"          T
                                                         •     oî    •




                                                 f'          1 ь1         ,
                                                        •  — aruo-H  F e
                                                       Q  — атом  С
                     Рис.  3.                             Vac  i.

          Наиболее  вероятное  положение  атома  углерода  в  решетке  «-железа  будет  центр  грани  (рис. 4)  посе­
     редине  междѵ  атомами  железа,  занимающими  центры  кубов,  с  расстоянием  до них,  равным  1,43  А.  Рас­
     стояние  же  такого  атома  углерода  до  ближайших  атомов  железа,  лежащих  по  углам  грани,  будет  значи­
     тельно  больше,  а именно,  2,01  Â.  Отсюда  ясно,  что атом  углерода  будет  оказывать сильное  давленнне  в  напра­
     влении  атомов  железа,  занимающих  центры  кубов,  при  отсутствии  давления  в направлениях,  перпендикуляр­
     ных  (сумма  радиусов  атомов  Fe  и С равна  1,90  Â, при расстоянии  между  центрами  их  2,01  А).  Решетка  такого
     твердого  раствора  должна  быть  центриронанно-тетрагональной,  у  которое  один  параметр  должен  быть  больше
     2,86 À,  а  дрѵгой  меньше,  что  мы  и  имеем  на  опыте.
          В  случав  сравнительно  большой  концентрации  углерода  (около  1°/о)>  когда  один  атом  углерода  при­
     ходится  на  8 —10  элементарных  ячеек  центрированного  куба,  процесс  естественно  должен  пойти  в  ту ж е
     сторону,  что  и  в  случае  малых  концентраций.  Таким  образом  процесс  эакалки  стали  можно  трактовать  как
     образование  своеобразного  твердого  раствора  углерода  в  «-железе.
          Такой твердый  раствор неустойчив,  что  и  подтверждается  как  кривыми  отпуска,  так равно  и  данными
     о  поведении  тѳтрагоиальной  структуры  при  отпуске.  (И.  Я.  Селяков.)
   444   445   446   447   448   449   450   451   452   453   454