3. Железо и его свойства | Металлолом

Железо является основой всех сталей и многих сплавов. Стали и сплавы черных металлов на сегодня являются главным конструкционным материалом.

Столь широкое использование железа связано не только с его большими природными запасами, пригодными для промышленной разработки, а также обусловлено способ­ностью материалов на основе железа менять структуру и свойства при легировании и термической обработке.

Железо является ^-переходным металлом. Его атомная масса 55,85; плотность 7,684-IO3 кг/м3; конфигурация внеш­них электронных оболочек 3d64s2; кристаллографические модификации — о. ц. к. (а – и 6-железо) и г. ц. к. (у-железо); параметры решетки: 0,286 нм (при +20 °С) для а-железа; 0,364 нм (при 950 0C) для у – железа; 0,293 нм (при 1425 °С) для б-железа; атомный радиус (по Гольдшмидту) 0,127 нм (К=8, о. ц. к. решетка); 0,124 нм (К—12, г. ц.к. ре­шетка).

Свойства железа зависят от его чистоты. В последнее вре­мя достигнут существенный прогресс в способах очистки железа от примесей. Наряду с широко применяемыми про­мышленными методами очистки (внепечное вакуумироца – ние, электровакуумное плавление, электрошлаковый пере­плав, карбонил-процесс, электролиз и др.) разработаны новые методы очистки: зонное плавление, рафинирование (отжиг) в водороде и высоком вакууме, электроннолуче­вая плавка и др. Особо чистое железо получают при соче­тании разных методов очистки. Возможности некоторых ме­тодов глубокой очистки могут быть охарактеризованы при­веденными ниже данными о содержании Си N [% (не более)] (Каменецкая Д. С., Пилецкая И. Б., Ширяев В. И.).

С N

Зонное плавление…………………………………………… IO-5 10—5

Зонное плавление+300 ч рафини­рования в водороде 10—7 10—7

О O7OOI 0,003 0,005 0,007 C+N, % (по массе)

Рис. 16. Зависимость предела текучести и временного сопро­тивления разрыву железа от степени его чистоты (Д. С. Ка­менецкая, И. Б. Пилецкая, В. И. Ширяев)

Зонное плавление +1000 ч рафи­нирования в Водороде…. IO-8 10—8

По степени чистоты железо условно принято делить на железо технической чистоты (Fe1^) и железо высокой сте­пени чистоты (Fesi4); к последнему относят материал с со­держанием всех примесей ^10_4%.

Температуры превращений в железе в сильной степени зависят от его чистоты. Ниже приведены температуры пре­вращений, 0C, в железе Fe1 .ч и FeB.4 (Д. С. Каменецкая, И. Б. Пилецкая В. М. Ширяев):

Рет. ч рев. ч

Плавление. . . , 1528—1535 1535—1540

6-vy………………………….. 1394*/1388 1394—1410*/1388

765—770

765

Y-Hx 851—895*/845—865 908—916*/874—908 Парамагнетик —

Ферромагнетик. .

* B числителе — температуры превращений при иагреве, в знаменателе — при охлаждении.

Чистота железа определяет его механические свойства. На рис. 16 приведены данные по суммарному влиянию при­месей внедрения — углерода и азота — на механические свойства железа. Наиболее чистое поликристаллическое железо (

Scroll to Top