45)Физические свойства железа.

Чистое железо (атомный номер 26; атомная масса 55,85; электронная структура 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²) –это переходный ферромагнитный металл. Железо существует в 2 аллотропических модификациях. Ниже 910 и выше 1401 ⁰С до температуры плавления (Т_s=1539^°С) стабильно -железо с ОЦК решеткой , между 910 и 1401 – - железо с ГЦК решеткой. Температура кипения-3200^°С. Чистое железо, содержащее 99.9917 %Fe и только 0.0083% примесей, имеет твердость по Бринелю 490МПа, плотность 7.874 т/м³, намагниченность насыщения 0,1714 Тл, коэффициент линейного расширения 11,7•10^-6 К^-1, удельное электрическое сопротивление 97 нОм•м, температурный коэффициент электросопротивления 6,5 •10^-3 К^-1. Чистое железо пластично, имеет серебристо-белый цвет. Технически чисто железо – это сплав железа с углеродом с содержание С менее 0,025%. Примеси (C, Mn, Si, S, P, O, N, H, Cu, Cr, Ni). Твердость технически чистого железа, содержащего 99,9% Fe, значительно выше, чем химически чистого; она равна приблизительно 900МПа. Недостаток – сильно ржавеет. Обладает сильными магнитными свойствами (ферромагнетик), хорошей тепло- и электропроводностью

46. Кристаллическая структура модификаций Fe.

Кристаллические модификации а-, g- и d-Fe открыты в 1868 Д. К. Черновым. До f 1042К кристаллическая решётка объёмно-центрированная кубическая, параметр решётки а = 0,2 86645 нм — а-Fe, между t 1173 и 1673К — гранецентрированная, а = 0,3 637 нм — g-Fe, выше f 1673К — объёмно-центрированная, а = 0,2 925 нм — d-Fe, между f 1042 и 1173К – объёмно-центрированная, а = 0,2 895 нм — d-Fe (иногда называется бета — b). Модификации g- и d-Fe парамагнитны.

47) Кристаллическая структура модификаций углерода.

Кристаллические структуры аллотропных модификаций углерода: a — алмаз, b — графит, c — лонсдейлит (гексагональный алмаз), d — карбин, e — фуллерен C₆₀, f — аморфный углерод, g — одностенная углеродная нанотрубка.

Углерод обладает свойством полиморфного превращения: имеет гексагональный тип решетки (графит) или решетку с КЧ=4(типа алмаза). Период решетки: 3,570 А. Кристаллические модификации углерода — алмаз и графит. В виде графита углерод находится в сплавах железа типа чугунов. Тпл графита -3500°С , плотность 2,5 г/см³. В сплавах железа с углеродом углерод находится в состоянии твердого раствора с Fe и в виде хим соединения Fe₃C – цементита(6,67%С). При норм усл термодинамически устойчив только графит, а алмаз и другие формы метастабильны. При атмосферном давлении и темп-ре выше 1200 K алмаз начинает переходить в графит. Также известны модификации углерода: фуллерены (получают при высоких темп-рах, 64 атома выстраиваются на равных расстояниях в сферу), трубки, карбин.

48) Цементит. Физические свойства и кристаллическая структура.

Цементит — карбид железа, химическое соединение с формулой Fe₃C. Концентрация углерода 6,67% по массе — предельная для железоуглеродистых сплавов. Цементит — метастабильная фаза; образование стабильной фазы — графитаво многих случаях затруднено. Цементит имеет орторомбическую кристаллическую решётку, очень тверд и хрупок, слабо магнитен до 210 °C.

В зависимости от условий кристаллизации и последующей обработки цементит может иметь различную форму — равноосных зёрен, сетки по границам зёрен, пластин, а также видманштеттову структуру.

Цементит в разных количествах, в зависимости от концентрации, присутствует в железоуглеродистых сплавах уже при малых содержаниях углерода. Формируется в процессе кристаллизации из расплава чугуна. В сталях выделяется при охлаждении аустенита или при нагреве мартенсита. Цементит является фазовой и структурной составляющей железоуглеродистых сплавов, составной частью ледебурита, перлита, сорбита и троостита. Цементит — представитель так называемых фаз внедрения, соединений переходных металлов с легкими металлоидами. В фазах внедрения велики доля как ковалентной, так и металлической связи.

Твёрдость по Брюнеллю больше 800 кг/мм².