Железо переохлаждение

К третьей группе принадлежат такие процессы, как опускание груза на более низкий уровень, взаимная нейтрализация сильной кислоты и сильного основания, любая реакция, используемая в работающем гальваническом элементе, сгорание горючего, взрыв взрывчатого вещества, ржавление железа, кристаллизация переохлажденной или вскипание перегретой жидкости, переход вещества из стеклообразного состояния в кристаллическое и др. Процессы этой группы называют положительными, в отличие от процессов первой группы, требующих затраты работы, которые называют отрицательными. [c.205]

При охлаждении аустенит делается термодинамически неустойчивой фазой при температурах ниже 727° С термодинамически устойчив перлит или перлит с избытком феррита или цементита. Чем больше переохлаждение, тем больше разность энергий Гиббса аустенита и перлита, стимулирующая превращение. Но, в то же время, чем больше переохлаждение (т. е. чем ниже температура), тем медленнее протекает диффузия атомов. В результате одновременного действия этих противоположных тенденций скорость превращения аустенита в перлит оказывается максимальной при небольших переохлаждениях, т. е. при медленном понижении температуры. При больших же переохлаждениях, при быстром снижении температуры, скорость диффузионных процессов приближается к нулю и превращение становится невозможным. Однако кристаллическая решетка же,леза перестраивается при любой скорости охлаждения, так что в результате понижения температуры 7-железо превращается в /3- и а-железо. Таким образом, в основе закалки стали лежит превращение аустенита в пересыщенный твердый раствор углерода в а-железе. Эта фаза носит название мартенсита, будучи термодинамически неустойчивой, она не находит отражения на диаграмме состояния. [c.626]

Характерный пример — образование мартенситных плоскостей в стали (на шлифе они видны как иглы) в переохлажденном аусте-ните — растворе углерода в гамма-железе. Мартенсит здесь — пересыщенный твердый раствор углерода в альфа-железе. Применение АЭ позволяет определить скорость и полноту мартенситного превращения и время образования мартенситных игл. [c.183]

Как указывалось в 5, температура перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое определяется относительной устойчивостью этих состояний в термодинамическом, а не структурном смысле. Поэтому возможны метастабильные состояния переохлажденной жидкости (например, вода может быть сохранена в жидком виде до температуры —40° С и ниже, легко достигается переохлаждение железа на 100—150° ниже температуры его плавления, н т. д.), а также перегретого кристалла (например, алюминий может быть нагрет без расплавления до 665° С, т. е. выше температуры его плавления 660° С), хотя последнее — значительно более редкое явление, так как скорость фазового перехода, как и многих других физико-химических процессов, зависит от температуры, возрастает с ее повышением [c.157]

Образование зародышей на стенках тигля зависит от газовой среды в печи, что связано с влиянием газов на смачиваемость железа слюдяным расплавом. Так, в водородной среде материал тигля хуже смачивается (краевой угол 0 около 90°), чем в азоте и аргоне. Это способствует достижению более значительного переохлаждения расплава и более массовому характеру кристаллизации. Чем меньше краевой угол смачивания, тем легче происходит образование зародыша, и уже при 0 — 45° высота потенциального барьера для зарождения на поверхности на порядок меньше, чем для зарождения в объеме. При гетерогенном зарождении кристаллов расплав слюды характеризуется высокой кристаллизационной способностью. Максимальная скорость зародышеобразования по данным подсчета центров кристаллизации (сфе-ролитов) в образцах, полученных в условиях переохлаждения на несколько десятков градусов, составляет примерно 100 зародышей на 1 см2 поверхности в течение 1 с. [c.39]

Закись железа FeO носит название вюстит и имеет кубическую решетку. Кристаллографическая ячейка содержит четыре иона Fe и четыре иона О . Оксид устойчив при температурах выше 5 ТО-575 ° С. В окалине вюстит находится в метастабильном переохлажденном состоянии. В этом оксиде содержится кислород в количествах, превышающих стехиометрические. Растворяющийся в оксиде кислород ионизируется, отбирая электроны у части двухвалентных ионов железа Ре +, которые переходят в трехвалентные ионы Ре +. Как показали рентгенографические исследования, при таком процессе образуется большое количество вакансий в кристаллической решетке. Это создает благоприятные условия для диффузии Ре + и перемещения электронов посредством перехода Ре Ре +е. [c.49]

Диаграмма состояния железо — углерод) и содержит 4,3% С. В чистых железоуглеродистых сплавах Л. образуется лишь при содержании углерода более 2,03%. В сплавах, легированных карбидообразующими элементами (хромом, вольфрамом, молибденом, ванадием и др.), образование Л. происходит при содержании углерода 0,7—1%, и он представляет собой эвтектическую смесь (см. Эвтектика) легированного аустенита и карбидов легирующих элементов. Такие снлавы относятся к сталям ледебуритного класса. Основа зерна Л.— цементит с включениями аустенита, степень разветвления к-рых растет с переохлаждением относительно эвтектической температуры. [c.697]

На рис. 7 приведены результаты расчета в зависимости от (Гк — ф) по соотношениям (3.20) и (3.21). Константы в этих соотношениях считаются имеющими значения, соответствующие кристаллизации железа М = 56 г моль, = 65 кал/г, Гк = = 1675 °К, Га = 10" см, V = 10 " сек-1, ц ЪО ООО кал/моль. Значение Л взято явно преувеличенное для того, чтобы подчеркнуть интересующий нас эффект. Как видно из рис. 7, до переохлаждений порядка 50° различие в кривых не превосходит 20% и быстро падает с уменьшением переохлаждения. Отметим, что вследствие несущественного уточнения хода расчета значения [c.36]

В условиях истинного равновесия переход из одной модификации в другую полностью обратим и совершается при одной и той же темп-ре как при нагревании, так и при охлаждении. Однако на практике приблизиться к истинному равновесию чрезвычайно трудно. Поэтому полиморфные превращения происходят в условиях, отличающихся от равновесных, что вызывает гистерезис, т. е. нек-рое переохлаждение при переходе от высокотемпературной модификации к низкотемпературной и нек-рый перегрев при обратном переходе. Следует отметить, что процессы изменения кристаллич. структуры характеризуются довольно высокими значениями энергии активации это приводит к тому, что вблизи равновесной темп-ры такие процессы идут довольно медленно, т. е. число атомов, обладающих достаточной энергией для преодоления активационного барьера, и, следовательно, для перестройки структуры невелико. При перегреве увеличивается средняя энергия атомов, пропорциональна возрастает вероятность превращения и, следовательно, увеличивается скорость превращения. В результате перегрев при полиморфном превращении обычно невелик. С другой стороны, при переохлаждении средняя энергия атомов уменьшается, что приводит к уменьшению скорости превращения. Поэтому переохлаждение при полиморфном превращении часто оказывается весьма значительным. Хотя склонность к переходу к стабильной в данных условиях структуре с переохлаждением возрастает, но уменьшение средней энергии атомов тормозит процесс перестройки структуры и может даже полностью приостановить его. При этом в твердом теле возникает метастабильная структура, представляющая собой относительно устойчивое отклонение от равновесия — результат временной остановки процесса полиморфного превращения, проходящего в материале. Из всех известных метастабильных структур, несомненно, наибольшее значение имеет мартенсит — метастабильная кристаллич. модификация, к-рая появляется в стали как непосредственный результат ее быстрого охлаждения (см. Железа сплава). Образование мартенсита делает возможной упрочняющую термообработку широко распространенных в -пром-сти средне- и высоколегированных сталей. Полиморфные превращения типа мартенсит-ного имеют место также в ряде сплавов меди, никеля, цинка и алюминия и даже в чистых металлах (литий, цирконий, титан, кобальт). [c.98]

Значительное переохлаждение приводит к образованию большого числа зародышей. Между этими одновременно растущими центрами кристаллизации появляется конкуренция при захвате атомов из жидкости, что препятствует образованию крупных кристаллов и поэтому вблизи стенок изложницы образуется зона мелких равноосных кристаллов. Эти кристаллы также составляют и наиболее чистую часть слитка, так как первыми из замерзающего раствора выделяется твердый растворитель, т. е. железо, а остающаяся жидкая сталь обогащается примесями. Быстрая кристаллизация стали вблизи стенок изложницы сопровождается освобождением значительного количества тепла, что уменьшает переохлаждение, а также скорость зарождения центров кристаллизации. Вследствие этого происходит постепенный рост кристаллов на стенках изложницы ( корочки ) и образуются удлиненные столбчатые кристаллы. Они направлены перпендикулярно к стенкам изложницы. [c.217]

Способность веществ образовывать устойчивые пересыщенные растворы (или переохлажденные расплавы) зависит прежде всего от их химического состава. Вообще говоря, склонны к сбра-зованию устойчивых пересыщенных растворов соединения сложного состава с большой молекулярной массой. Легко образуются стабильные пересыщенные растворы веществ, содержащих в твердом состоянии кристаллизационную воду нитраты меди, стронция, железа, тиосульфат натрия, уксуснокислый натрий и т. п. Однако строение вещества не определяет устойчивость пересыщенных растворов. Так, пересыщенные растворы образующей кристаллогидрат хлористой меди оказываются менее стойкими, чем пересыщенные растворы азотнокислого калия. Поэтому можно говорить лишь об общей тенденции к образованию более устойчивых пересыщенных растворов с усложнением молекулярного состава. [c.21]

Уменьшение содержания нитрата кальция в плаве, так же как и увеличение его, приводит к тому, что он перестает практически кристаллизоваться. Причины тому связаны в первом случае с тем, что не достигается критическое переохлаждение, а во втором — с увеличением вязкости. В вязких растворах или плавах процесс образования новой фазы затрудняется [12]. Известную роль в процессе кристаллизации кальциевой селитры играют примеси. Их действие на кинетику кристаллизации нитрата кальция различно. Нитраты железа и алюминия, например, почти не влияют на скорость кристаллизации. В то же время в присутствии нитрата натрия и некоторых силикатов образование осадка затрудняется, кристаллы получаются плохо ограненными, с развитой поверхностью. При фильтрации они легко удерживают маточный раствор. Осадок получается пастообразным. [c.206]

Сернокислое железо склонно образовывать устойчивые пересыщенные растворы. Даже в присутствии затравочных кристаллов возможны сравнительно большие предельные переохлаждения — в пределах 0,6—1,85 °С в зависимости от температуры насыщения и скорости охлаждения. При температуре насыщения 30 °С этим переохлаждениям отвечают соответственно абсолютные предельные пересыщения 0,6 г при скорости охлаждения 2 °С/ч и 1,2 г — при 20°С/ч [2]. [c.232]

К третьей группе принадлежат такие процессы, как опускание груза на более низкий уровень, взаимная нейтрализация сильной кислоты и сильного основания, любая реакция, используемая в работающем гальваническом элементе, сгорание горючего, взрыв взрывчатого вещества, ржавление железа, кристаллизация переохлажденной или вскипание перегретой жидкости, переход вещества из стеклообразного состояния в кристаллическое и др. [c.273]

С помощью этого метода для железа, кобальта, никеля и др. металлов получены предельные переохлаждения ( 0,3 Т ). Св-во твердых частиц облегчать зарождение центров и смещать переохлаждение в область высоких т-р, где скорость роста уменьшается, используют в пром-сти для получения мелкозернистой структуры материала. Рост кристаллов. Возникший кристалл продолжает расти при малом переохлаждении, приобретая свойственную для данного вещества равновесную форму многогранника (рис. 2). В процессе медленного роста эта форма сохраняется. Кристаллы некоторых веществ при К. из расплава не имеют в1вдимой огранки и растут округло. При увеличении переохлаждения или введении примесей скорость роста разных граней может изменяться — одни грани будут продолжать расти, а другие могут выклиниваться. Рост [c.659]

Примером другого класса дислокаций являются образующиеся у поверхности раздела дислокации, которые играют существенную роль в полукогерентных выделениях в твердых телах. В процессах выделения внутри твердого тела мы различаем когерентные выделения, которые имеют непрерывную решетку с матрицей, некогерентные выделения, для которых это не имеет места, и полукоге-рентные выделения, которые могут быть описаны в терминах непрерывной решетки с дислокациями у поверхности раздела. Примеры этого известны только в металлургии, что, по-видимому, указывает лишь на интенсивность исследований в этой области. Классическими примерами являются выделения сс-железа из у-железа (аустенита) ь углеродистых сталях, приводящие к мартенситу, когда процесс протекает быстро без диффузии при высокой степени переохлаждения, и к бейнпту, если процесс протекает более медленно с диффузией углерода при меньшей степени переохлаждения. В той же системе, правда, наблюдается также некогерентное выделение не содержащего углерода а-железа с образованием и без образования эвтектоидных пластинчатых прослоек карбида железа. Способ описания мартенситного превращения в терминах, вклю-чаю цих дислокации на поверхности раздела, был предложен Фрэнком [29]. При этом необходимо предпочесть описание обогащенной углеродом решетки а-железа как тетрагональной гране-центрированной вместо тетрагональной (почти кубической) объем-ноцептрированной решетки. Возможно то и другое описание, хотя обычным является последнее. Таким путем устанавливается соответствие с граиецентрированной кубической решеткой -у-железа и оказывается возможным описать в терминах дислокаций существенные характеристики сложных атомных конфигураций и движений у поверхности раздела, которые невозможно определить в таких деталях любым другим путем. Рассматривая этот процесс как движение дислокаций и притом как движение дислокаций скольжением, вызванное не приложенным напряжением, а свободной энер- [c.32]

Исследования Краузе [4798, 4799] показали, что гель гидроокиси железа, полученный в результате старения золя, представляет собой переохлажденную жидкость, аналогичную стеклу. Переохлаждение сильнее всего в изоэлектрической точке, удаление от которой в кислую или щелочную сторону повышает степень подвижности молекул гидроокиси. Изменение pH в данном случае действует аналогично изменению температуры при переохлаждении расплава по теории Таммана. 11оверхность гелей гидроокисей железа может быть увеличена обработкой при низкой температуре. Пептизирующее и разжижающее действие кислот и щелочей на гели Ре(ОН)з изучил Харакоз [4800]. [c.485]

Рес. 15. Зависимости T (t), у (t) = (г) и q> (г) от времени, г/о (О J/i (О — расчетные данные для у (г) в двух последовательных приближениях (для сравнения приведена классическая зависимость y t) = Yt р = onst без учета переохлаждения). Расчет проведен для случая интенсивного перемешивания расплава, начальный перегрев (0) — = 125°, температура на поверхности слитка 1309 °К (кристаллизация железа) [6]. [c.54]

Термомеха и и чес кая обработк а— совокупность операций пластич. деформации и термообработки, совмещенных в одном технологич. процессе. В последние годы большой интерес проявлен к термо-механич. обработке, совмещающей горячую пластпч. деформацию с закалкой. Напр,, легированные стали нодве])гают пластич. деформации (ковка, прокатка) в теми-рной области повышенной устойчивости переохлажденного аустенита ниже темп-ры начала его рекристаллизации и последующей закалке на мартенсит (см. Железа сплавы). Наклеп аустенита наследуется образующимся из пего мартенситом и сталь [c.43]

Присутствие FeO в окалине при температурах менее 570 °С объясняется его свойством находиться в метастабиль-ном (переохлажденном) состоянии. Закись-окись железа Рез04, называемая магнетитом, и окись железа а-РегОз, называемая гематитом, сушествуют в широком диапазоне температур — от комнатной до 1100 °С. [c.29]

Экспернментальные данные о существовании одних фаз в об-, ласти стабильности других фаз известны уже давно. Еще в 1724 г. Фаренгейт переохладил воду ниже температуры ее замерзания. С тех пор аналогичные явления наблюдались многократно (см., например, обзор [2]). Примерами метастабильного сохранения одних фаз в области стабильности других являются переохлажденные и перегретые жидкости, перегретые кристаллы, пересыщенный пар. Нанример, жидкие железо, никель, кобальт переохлаждены на 300° ниже температуры их плавления [3—5] кристаллический магний перегрет на - 300° выше температуры сублимации [6] пар в отсутствие центров конденсации может достигать многократного пересыщения (это используется в камере Вильсона) перегрев жидкости выше температуры кипения достигает 100° и больше и используется в пузырьковых камерах [7]. Жидкость может существовать в области отрицательных давлений (опыты по всестороннему растяжению жидкости) [8]. [c.86]

Чтобы добиться нормальной работы установки, придется преодолеть еще ряд трудностей. Однн.м из сложных процессов остается сухая очистка газов. Наличие сульфата железа в газах вызывает повышенную адгезию на стенках газоходов, циклонов, на сте1 ках и электродах сухих электрофильтров. Интенсивное образование наростов затрудняет работу, вынуждает часто переходить с агрегата на агрегат. Перебои в работе вызывают переохлаждение, что также способствует повышенной адгезии. [c.52]

Рассмотрим подробнее наиболее полно изученное мартенситное превращение в системе Fe—С, давшее название этому классу превращений. Этот процесс исключительно важен с практической точки зрения, поскольку позволяет существенно повысить твердость стали. Мартенситом называют пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в а-железе (тетрагонально искаженная объемноцентрированная кубическая решетка), образующийся при глубокой закалке твердого раствора углерода в у-железе (аустенита см. подразд. 4.5, рис. 4.11 гранецентрированная кубическая решетка). Образование мартенсита наблюдается при охлаждении аустенита ниже некоторой температуры зависящей от содержания в аустените углерода (значение монотонно понижается от 650 °С для безуглеродного y-Fe до 100 °С для сплава с содержанием углерода 1,6 мае. %) и других легирующих элементов. Кристаллы мартенсита образуются внутри исходных кристаллов аустенита в виде тонких пластинок, расположенных относительно друг друга под углами 60° и 120°. Г. В. Курдюмовым установлено, что в кристаллах мартенсита и исходного аустенита совпадают кристаллографические направления [111] и [110], а также плоскости (ПО) и (111) соответственно. Это открытие позволило предложить сдвиговый механизм роста мартенситного кристалла. При росте мартенситного кристалла в аустенитной матрице возникают и накапливаются механические напряжения, приводящие к тому, что после достижения зернами мартенсита определенного размера их рост останавливается, а для продолжения превращения необходимо постоянное увеличение степени переохлаждения аустенита. Поскольку образование мартенсита требует существенно неравновесных условий, при его нагреве переход в аустенит происходит со значительным температурным гистерезисом или наблюдается образование термодинамически равновесной (точнее — ква-зиравновесной по отношению к выделению углерода в виде графита) смеси твердого раствора углерода в a-Fe и карбида железа Fej . [c.209]

Карбонилнитрозил железа при комнатной температуре — темно-красное кристаллическое вещество с температурой плавления 18,4—18,5°. При медленной возгонке соединение кристаллизуется в виде блестящих шестиугольных пластинок размером в иесколько миллиметров. Вследствие ничтожной скрытой теплоты плавления оно склонно к переохлаждению. Растворяется в органических средах, а с водой не смешивается. В органических растворах медленно разлагается. Насыщенные пары его начинают разлагаться уже при 50°. Частично разлагается даже при перегонке в вакууме при —15°. Молекулярный объем при 18° равен 109,5, а при 0° 88,0. Парахор равен 252,5. Поверхностное натяжение при 18° составляет 28,3 дин. см [17, 94, 289]. Ниже приведена плотность, определенная пикнометрически и отнесенная к плотности воды при 4° [17, 94] [c.129]

Конечно, при температурах много ниже температур т плавления состояние переохлажденной жидкости или аморфное состояние менее выгодно, чем кристаллическое. Такое состояние является метастабильным, оно и -устойчивое. Но перейти из аморфного состояния в кристаллическое сплаву не так-то просто, и аморфи.ое состояние, например, в аморфных сплавах на основе ж -леза, при низких (комнатных) температурах сохраняется очень долго. Однако если сплав нагревать, то при некоторой температуре он кристаллизуется. Тоже звучит непривычно кристаллизуется не при охлаждении, а при нагреве. На рис. 57 приведены микрофотографии кристаллов железа, выделяющихся при нагреве аморфного железного сплава. [c.180]

Полиморфный у- сс-переход в железе при малом пер( охлаждении аустенита (в районе температур I ступени происходит путем неупорядоченного смещения атомов в о, личие от мартенситного (при ббльшем переохлаждении носящего сдвиговый упорядоченный характер. Легировг ние существенно влияет на скорость этого превращени оно сильно замедляется в случае одновременного легир( вания железа хромом и никелем и в еще большей степен при дополнительном введении молибдена. [c.92]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология