Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 16
 
djvu / html
 

ЖЕЛЕЗО
17,7—21,1 neJcM*, модуль нормальной упругости (19,3—21,1)-10° ке/мм?, условный предел текучести (0,2%) 4,2—5,6 кг/мм3, относительное удлинение 40%, сужение площади поперечного сечения св. 90%, твёрдость по Бринеллю 49 ±3 ке/мм*. Скрытая теплота плавления 65 кал/г; теплоёмкость (0°—1100°) 0,153 кал/град; коэфициент теплопроводности (при 0°) 0,19 кал/см • сек • град, средний коэфициент линейного расширения (0—900°) 16 • 10~в см/град, «««п. ок. 3000°.
Полиморфизм. В 1868 русский металлург Д. К. Чернов впервые открыл существование критических температурных точек стали, связанных с существованием различных кристаллич. модификаций Ж. По современным данным, от области низких температур и до 910° устойчиво а-железо, имеющее решётку центрированного куба с параметром 2,86 А. Ниже 769° оно ферромагнитно; выше этой температуры (точка Кюри) его ферромагнетизм исчезает, но решётка сохраняется. При 910° оно переходит в парамагнитное 7-железо, имеющее решётку гранецентрированного куба с параметром 3,63 А при 1000°. При 1401° оно превращается в о-железо со структурой, аналогичной а-железу. Все эти превращения сопровождаются тепловыми и объёмными эффектами. Полиморфизм Ж. имеет большое значение для понимания и практич. использования сложных превращений, происходящих в железоуглеродистых сплавах (см.).
Химические свойства железа. Ж., как переходный элемент, по свойствам близко к соседним с ним элементам, особенно к кобальту, никелю, и является металлом средней активности. В состоянии высшей валентности Ж. проявляет кислотообразующие свойства. Для ионов двух- и трёхвалентного Ж. характерна склонность к комплексо-образованию. Переменная валентность атома Ж. выражается и в его способности к участию в окислительно-восстановительных реакциях.
Химич. свойства чистого Ж. характеризуются прежде всего величиной его равновесного электродного потенциала, к-рый равен 0,44 в для реакции Fe—2er:Fe4"f в водной среде. Эта величина показывает, что металлич. Ж. способно окисляться ионами водорода, т. е. растворяться в кислотах.
Электродный потенциал Ж. изменяется в зависимости от концентрации ионов водорода, ионов двухвалентного и трёхвалентного Ж., растворённого кислорода и от концентрации и природы присутствующих в растворе анионов. Кроме того, этот потенциал зависит и от состава Ж. и физич. состояния его поверхности, что выражается в величине т. н. перенапряжения (см.) водорода на Ж. Перенапряжение увеличивает по абсолютному значению потенциал выделения водорода на Ж. на 0,05—0,2 в. Резко изменяется электродный потенциал Ж. вследствие полного или частичного пассивирования (см. Пассивирование металлов), к к-рому чистое Ж. особенно склонно.
Ж. легко подвергается коррозии (см. Коррозия металлов), т. е. разрушению под действием химич. агентов, с к-рыми оно соприкасается в условиях службы или хранения. В сухом воздухе при температуре до 150° Ж. в виде сплошных кусков покрывается плёнкой окиси (т. н. Y-Fe208), к-рая растёт до толщины 30 А благодаря движению атомов Ж. через плёнку навстречу кислороду. Эта плёнка пассивирует металл. Очень мелко раздроблённое Ж., полученное посредством восстановления его окислов водородом при возможно низкой температуре, не пассивируется кислородом,.а, наоборот, загорается,при соприкосно-
вении с воздухом. В сухом воздухе Ж. не ржавеет, но в присутствии в атмосфере влаги на поверхности металла возникает тонкая плёнка воды, и образуется ржавчина, количество к-рой постепенно увеличивается. Атмосферная коррозия Ж. происходит при участии кислорода и воды; углекислый газ играет в процессе ржавления второстепенную роль. Конечный продукт коррозии Ж. — ржавчина — состоит из основных окислов, гл. обр. из более или менее гидратированной окиси Ж. Для предохранения Ж. от коррозии служат защитные покрытия (см.) как металлические (цинк, никель, хром и пр.), так и неметаллические (масла, лаки, краски и пр.), к-рые изолируют Ж. от влаги и кислорода. Кроме того, применяют иногда защиту путём наложения отрицательного электрич. потенциала на защищаемый предмет; последний при этом становится катодом и не корродирует. Эта же цель достигается путём т. н. протектирования Ж. присоединением к нему стержней или пластин более активного металла (напр., цинка), к-рый становится анодом, постепенно растворяется и принуждает Ж. играть роль катода. Этим способом предохраняют от коррозии железные конструкции, находящиеся под водой, напр, пароходные винты. Наконец, можно повысить коррозионную стойкость Ж. сплавлением его с нек-рыми металлами, но эффект обычно достигается лишь при больших концентрациях вводимого элемента (напр., при 13—20% хрома, кремния). Исключение представляет медь, к-рая в количестве десятых долей процента по весу значительно увеличивает коррозионную стойкость Ж. в отношении атмосферы и нейтральных растворов, благодаря быстро наступающему пассивированию.
В разбавленных кислотах, напр, соляной или серной, Ж. растворяется с выделением водорода и образованием соответствующей соли двухвалентного Ж., напр, хлорида или сульфата двухвалентного Ж. Своеобразно действие на Ж. азотной кислоты разных концентраций. Холодная разбавленная азотная кислота (плотностью ниже 1,034) растворяет Ж4 с образованием нитрата двухвалентного Ж. без выделения водорода, сама восстановляясь при этом до аммиака. Нитрат двухвалентного Ж. даёт также кислота плотностью до 1,115, но при этом продуктами восстановления азотной кислоты являются азот и закись азота. Кислота плотностью выше 1,115 образует нитрат трёхвалентного Ж. с выделением газообразных окислов азота. Наконец, концентрированная кислота плотностью 1,45 и выше растворяет Ж. и пассивирует его, после чего оно перестаёт растворяться и в разбавленной азотной кислоте, вытеснять медь из раствора её сульфата и т. д. Пассивность Ж. обусловлена тончайшей окисной плёнкой, природа к-рой еще недостаточно ясна; она легко разрушается при ударе или царапании поверхности металла, при соприкосновении с цинком и т. д. Концентрированная серная кислота (65—100%) также пассивирует Ж., в олеуме оно разъедается. В щелочах, за исключением их концентрированных горячих растворов, Ж. не растворяется.
Ж. со многими металлами даёт сплавы (см. Железные сплавы). При взаимодействии Ж. с неметаллами образуются разнообразные соединения — от металлоподобных с металлич. блеском до типично солеобразных.
При взаимодействии с наиболее слабыми по электронному сродству неметаллами 2-го периода Ж. проявляет минимальную валентность и образует соединения металлич. характера, а с углеродом — карбид Ж. — цементит FeaC. Карбид Ж. проявляет

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670


Большая Советская Энциклопедия Второе издание