Железо и его свойства. Полиморфизм железа

Железо – металл серебристого цвета с температурой плавления 1539 °С. До 910 °С железо имеет кристаллическую решетку объемно-центриро­ван­ную кубическую (ОЦК) с периодом решетки 2,86 Å. До 727°С решетка носит наименование -железо, от 727 до 911 °С – -железо. В интервале температур от 911 до 1392 °С железо имеет решетку гранецентрированную кубическую (ГЦК) и называется -железо. Выше 1392 °С до плавления железо снова имеет решетку -железа, то есть ОЦК, и нередко его обозначают как -железо.

Свойство металла при повышении температуры приобретать разные кристаллические решетки, а, следовательно, и разные физико-механические свойства, называется аллотропией или полиморфизмом.

Форма существования решетки называется модификацией – ; переход от одной модификации к другой – аллотропическим или полиморфным превращением.

До температуры 768 °С - железо ферримагнитно, а выше парамагнитно. При 768 °С идет магнитное превращение, то есть переход из ферромагнитного состояния в парамагнитное, эта температура называется точкой Кюри и обозначается как критическая точка А₂. На кривой охлаждения это превращение идет при постоянной температуре. На рис. 5.1 (левая часть рисунка) показана кривая охлаждения для чистого железа. Представлены также различные модификации железа.

t2

t1

o

n

m

m

n

Рис. 5.1. Кривая охлаждения чистого железа и диаграмма состояния ЖЕЛЕЗО – ЦЕМЕНТИТ (Fe₃C)

Свойство железа. Железо мягкое и пластичное; предел прочности на растяжение 250…300 МПа, условный предел текучести 120…150 МПа; относительное удлинение 50%. Чем чище железо от примесей, тем прочность и твердость ниже, а пластичность выше, и наоборот.