1.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

2. Кристаллическая структура и область существования модификаций железа.

Структура решетки: кубическая объемоцентрированная. Период решетки: 2,870 А. Температура Дебая: 460 К. Для Fe характерен полиморфизм, он имеет 4 кристаллические модификации: 1) до 910°С сущ-ет α-Fe (феррит) с ОЦК решеткой; 2) в температурном интервале 768-910°С сущ-ет β-Fe, кот отличается от α-Fe только параметрами кристаллической решетки и магнитными св-вами; 3) в температурном интервале 910-1401°С сущ-ет γ-Fe (аустенит) с ГЦК решеткой; 4) выше 1401°С до температуры плавления устойчив δ-Fe с ОЦК решеткой.

3. Кристаллическая структура и область существования модификаций углерода.

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.

4. Цементит. Физические св-ва и кристал-ская структура.

Решетка цементита ромбическая, сост из октаэдров, главные оси кот расположены под некоторыми углами одна к другой. В октаэдре 6 атомов Fe окружают один атом углерода. Процентное содержание по массе углерода в цементите 6,67. Цементит ферромагнитен и обладает металлической проводимостью. В соединении Fe3C преобладает металлическая связь. Температура плавления цементита точно не определена в связи с возможностью его распада и принимается примерно равной 1250 С. До 210 С цементит ферромагнитен. К характерным особенностям цементита относится высокая твердость 1000 HV и очень малая пластичность. Цементит является метастабильной фазой. Электропроводник. Плотность примерно 8 т/м3.