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.)