Растворы углерода

Низкое давление облегчает восстановление оксидов, находящихся в растворе, углеродом с образованием газообразного продукта — оксида углерода, а также протекание реакций восстановления таких окислов, как MgO. [c.87]

В чем отличие карбида железа и твердого раствора углерода в сплаве железа Как влияет присутствие углерода в сплаве па свойства стали и чугуна [c.207]

Существенно, что углерод значительно растворим в у-железе. Твердый раствор углерода-в -Ре — аустенит может содержать до 1,7 (масс.) С [7,4% (ат.)]. Это фаза внедрения — атомы углерода [c.557]

Чистые металлы, полученные на катоде, часто содержат серу (из сульфатных растворов), углерод и неизменно кислород в виде кристаллизационной воды, захваченной вместе с солями раствора порами осадка, включениями основных солей и гидроокисей. Кроме того, многие металлы растворяют газообразный водород. [c.587]

Твердое железо обладает способностью растворять в себе многие элементы. В частности, растворяется в железе и углерод. Его растворимость си.льно зависит от кристаллической модификации железа и от температуры. Углерод растворяется в 7-железе гораздо лучше, чем в других полиморфных модификациях железа. Раствор углерода в 7-железе термодинамически устойчив в более широком интервале температур, чем чистое 7-железо. Твердый раствор углерода в а-, /3-, 5-железе называется ферритом, твердый раствор углерода в 7-железе — аустенитом. [c.618]

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]

Изучение химического равновесия. Активности малолетучих веществ, например углерода, практически невозможно определять из измерений давления пара. В таких случаях целесообразно изучать химическую реакцию, в которой участвует этот компонент и образуется газообразный продукт. Так, для раствора углерода в V Fe (аустенит) можно воспользоваться реакцией [c.120]

Рассмотрим, например, раствор углерода в жидком железе. Здесь в равновесии могут находиться (2 + 1 — Ф = 0) три фазы, т. е., кроме расплавленного металла, могут быть еще две какие-либо фазы, выделяющиеся из него (графит, карбид железа, твердое железо). [c.130]

Дальнейшие исследования показали, что при высоких температурах образуется твердый раствор углерода в гамма-железе. При охлаждении этого устойчивого при высоких температурах раствора должно произойти полиморфное превращение кристаллической решетки гамма-железа в решетку альфа-железа. Однако при быстром охлаждении — закалке — процесс полиморфного превращения отличается весьма важной особенностью. Концентрация углерода, имевшаяся в 7-растворе, не изменяется, хотя растворимость углерода в а-Ре очень мала. В результате образуется пересыщенный твердый раствор углерода в а-Ре (мартенсит). Образование мартенсита, имеющего очень большую твердость, и составляет сущность процесса закалки стали. [c.388]

Как показал Г. В. Курдюмов, своеобразие процесса превращения аустенита (твердый раствор углерода в 7-Ре) в мартенсит состоит в том, что кристаллы новой фазы образуются путем одновременного (кооперативного) смещения атомов — основы старой фазы (7-Ре) — относительно друг друга на очень малые расстояния, не превышающие периода кристаллической решетки. Такое смещение атомов в некоторых областях старой фазы приводит к микроскопическим изменениям, выражающимся в образовании [c.388]

Гипотеза о преобразовании графитной структуры в алмазную объясняет большое число установленных экспериментально закономерностей алмазного синтеза, но хорошо работает для твердофазного превращения одной углеродной модификации в другую. Однако, как уже было отмечено, синтез алмаза идет в основном через раствор углерода в расплавленных металлах. Для синтеза алмаза через расплав-раствор оказывается непонятен как механизм через преобразование одной структуры в другую, так и благоприятная роль графитной структуры исходного углеродсодержащего вещества. [c.140]

Твердый раствор углерода в -Ре называется аустенитом. Твердые растворы с небольшим количеством углерода и прочих элементов в а-Ре называются ферритом. [c.154]

При медленном охлаждении или прн последующем нагреве и выдержке при высоких температурах РедС разлагается на графит и твердый раствор углерода в а- и 7 Ре. [c.154]

Способ получения железа из руд основан на восстановлении оксидов железа углем. Поскольку расплавленное железо обладает способностью растворять углерод, то при выплавке получается не чистое железо, а сплав его с углеродом (до 4 %), называемый чугуном. Чугун перерабатывается в сталь (до 2% углерода) и в мягкое (ковкое) железо (менее 0,3% углерода). Последнее идет на изготовление кровельного железа, гвоздей, проволоки и т. п. [c.295]

Соединения с углеродом не обнаружены. Платиновые металлы в жидком состоянии растворяют углерод, однако в процессе кристаллизации он выделяется в виде графита, ухудшая при этом механические свойства металлов (хрупкость). [c.144]

Природный графит с давних пор использовали для технических целей. Однако в современной технике большее значение приобрел искусственный графит, который отличается от природного чистотой и однородностью. Его получают сильным накаливанием в электропечах смеси мелкозернистого кокса или угля со смолой и с небольшим количеством кремнезема (двуокиси кремния). При этом происходит развитие кристаллов графита, имевшихся в зародышевом состоянии в аморфном угле (или коксе). Кремний же, восстанавливающийся углеродом из двуокиси, играет роль своеобразного катализатора, образуя с углем карбид кремния, который в свою очередь, разлагается на кремний и графит. Графит выкристаллизовывается также при охлаждении растворов углерода в некоторых металлах, например железе. [c.193]

Особый тип химической связи наблюдается в металлах. Металлические кристаллы характеризуются большим числом весьма полезных свойств, которые сделали их незаменимым материалом для человечества. К ним относятся высокая отражательная способность, высокая пластичность (способность вытягиваться в проволоку), ковкость, высокие теплопроводность и электропроводность. Эти свойства обусловлены особенностями металлического типа химической связи. Одна из них, как уже упоминалось, обязана высокой подвижности электронов, которая, по-видимому, приводит к тому, что кристаллические решетки металлов не являются такими жесткими, как у типичных ионных или ковалентных кристаллов. Отметим также важную особенность металлов — их способность образовывать сплавы, т. е. давать однородные твердые растворы, отличающиеся новыми, полезными свойствами. Например, сталь — главный конструкционный материал современной техники — представляет собой в основном твердый раствор углерода в железе. Огромную роль на начальных этапах истории человечества сыграли плавящиеся при относительно низкой температуре сплавы меди и олова, т. е. бронза (бронзовый век). [c.163]

Если атомы-компоненты раствора очень сильно отличаются по размеру, то меньше могут входить в решетку, образованную большими, размещаясь в ее междоузлиях — образуется раствор внедрения. К таким растворам относится, например, раствор углерода в железе — сталь. [c.236]

Исключительное по важности значение в металлохимии самого железа имеют взаимодействия в системе железо — углерод, поскольку сплавы железа с углеродом составляют основу черной металлургии. При карботермическом восстановлении железа из оксидных руд (доменный процесс) образуется не чистое железо, а чугун. Особенности взаимодействия в системе Fe—С наглядно отражаются диаграммой состояния (рис. 61). Геометрический строй диаграммы со стороны железа определяется тремя полиморфными модификациями a-Fe, 7-Fe и б-Fe, поскольку переход aT не связан с наличием тепловых эффектов и не отражается на диаграмме. Углерод в железе образует твердые растворы внедрения, области которых на диаграмме обозначены как а, 7, б. Самая большая растворимость углерода — в y-Fe. Этот твердый раствор называется аустенитом. Области твердых растворов углерода в а- и б-Fe, называемые -и б-фер-ритами, значительно меньше. [c.413]

Чистое железо кристаллизуется в виде трех модификаций а, ( и 8, каждая из которых устойчива в своем интервале температур. Твердые растворы углерода в этих модификациях называются соответственно а-феррит, аустенит и оч )еррит. Модификации а и S обладают одинаковой кубической пространственно центрированной решеткой и представляют собой, строго говоря, одну фазу модификация 7 является кубической гранецентрированной решеткой. Последний тип решетки допускает значительно большую растворимость углерода. [c.415]

Твердое железо обладает способностью растворять в себе многие элементы. В частности, растворяется в железе и уг [ерод. Его растворимость сильно зависит от кристаллической модификации >р елеза и от температуры. В а-железе углерод растворяется очень незначительно, в -у-железе — гораздо лучше. Раствор в ужелезе термодинамически устойчив в более Н1и-роком ипте])вале температур, чем чистое ужелгзо. Твердый раствор углерода в а-железе называется ферритом, твердый раствор углерода в у-железе — аустепитом. [c.674]

Если сталь охлаждать очень быстро (закалка), то -Ре превращается в а-Ре, но углерод не успевает выделиться. Получается другая, термодинамически неравновесная, фаза, а именно, пересыщенный твердый раствор углерода в а-Ре —мартенсит (рис. 3.123г). Он очень тверд, но вместе с тем хрупок. Чтобы придать стали нужные свойства, производят отпуск — выдерживают изделие при повышенной температуре. При этом часть мартенсита распадается на мягкий и вязкий феррит и углерод. В зависимости от температуры и длительности отпуска получаются различные соотношения между твердой и вязкой составляющими — мартенситом и ферритом — и разные размеры их кристаллов. Таким образом, термическая обработка очень сильно влияет на свойства стали. [c.558]

Твердые растворы внедрения. Б кристаллической решетке твердых растворов внедрения атомы растворенного элемента не замещают атомы растворителя, а располагаются между атомами в узлах решетки. Чаще всего твердые растворы внедрения образуются при растворенин в металлах переходных групп неметаллов с малыми атомными диаметрами, таких, например, как водород, азот, углерод, бор. В частности, твердый раствор углерода в у-железе (аустенит) является твердым раствором внедрения. Твердые растворы внедрения чаще всего образуют металлы, имеющие гранецентрированную кубическую решетку. [c.123]

Область, лежащая выше линии AB D, отвечает жидкому сплаву. Области, примыкающие к левой вертикали, соответствуют твердым растворам углерода в железе линия AHN ограничивает область твердого раствора углерода в -железе при высоких температурах (область высокотемпературного феррита), линия NJESG ограничивает область твердого раствора углерода в 7-железе (область аустенита), линия GPQ — область твердого раствора углерода в а-и /3-железе при низких температурах (область низкотемпературного феррита). Перечисленным областям соответствуют гомогенные системы структура как расплава, так и твердых растворов однородна в каждой из этих фаз. [c.619]

Цементацию осуществляют в специальных аппаратах — карбюризаторах. Источником углерода является древесный уголь, который при неполном сгорании и в результате ряда химических реакций образует активный углерод, твердые растворы углерода в железе и цементит ГезС. Для повышения скорости цементации в карбюризатор добавляют карбонат бария, а для предотвращения спекания — карбонат кальция. В системе древесный уголь + ВаСОз + СаСОз -Ь Ог-Ь -I- стальная деталь поддерживается температура 920 °С, что создает условия для протекания следующих процессов [c.631]

Явление понижения температуры плавления растворов имеет важное значение как в природе, так и в технике. Например, выплавка чугуна из железной руды существенно облегчается тем, что температура плавления железа понижается примерно на 400° С благодаря тому, что в нем растворяется углерод и другие элемен-Растдоритель ты. То же относится и к тугоплавким окислам, составляющим пустую породу, которые вместе с флюсами (СаО) образуют раствор (шлак), плавящийся при относительно низкой температуре. Это позволяет осуществлять непрерывно периодический процесс в доменных печах, выпуская из них жидкие чугун и шлак. [c.96]

Эти проблемы в значительной степени удалось разрешить следующим образом. Изучение растворов углерода в некоторых расплавленных металлах (железо, никель) показало, что углерод присутствует там не только в виде атомарного раствора, ко и в виде отдельных микрогруппировок (кластеров), состоящих из пакетов графита, которые плавают в расплавленном металле. Можно предположить, что в этих микрогруп-пировках превращение графита в алмаз происходит трансформацией одной структуры в другую, как уже было описано. Эти микрогрупнирозки содержат до 10 атомов углерода (раствор подобен коллоидному) и поэтому могут иметь размер больший, чем критический размер алмазного зародыша. Таким образом, наличие таких углеродных агрегатов устраняют трудность объяснения кристаллизации алмазной фазы (огромная поверхностная энергия алмаза) из раствора-расплава. [c.140]

Прн кристаллизации сплавов, содержащих до 1,7% (масс.) углерода (сталь), сначала образуете аустенит. При дальнейшем медленном охлаждении y-Fe превращается а а-форму, которая не растворяет углерод. Поэтому получается смесь выделившихся кристаллов углерода (графита) и a-Fe - феррита. При сравнительно быстром охлаждении углерод аыделяеп в виде карбида железа РезС - цементита (при низк ис температурах. что термодинамически неустойчивая фаза). [c.532]

Если сталь охлаждать очень быстро (закалка), то при переходе y-Fe в а-Ре углерод не успевает выделиться. Получается другая, термодинамически неравновесная фаза, а именно, пересыщенный твердый раствор углерода в а-Ре-мартенсит (рис. 3.99г). Это очень твердый, но хрупкий материал. Чтобы придать стали нужные свойства, производят операцию отпуск - выдерживают изделие при повышенной температуре. При этом часть мартенсита распадается на мягкий и вязкий феррит и РезС (иногда и углерод). В зависимости от температуры и длительности отпуска достигаются различные [c.532]

Кристаллические модификации железа аир металлурги называют а- и р-феррит. Для обеих модификаций характерна объемно-центрированная элементарная ячейка, и с точки зрения кристаллографии они неразличимы. Однако электронная структура этих модификаций различна, поэтому, если а-феррит обладает магнитными свойствами, то для р-феррита они нехарактерны. Различны и химические свойства так, а-Ре в отличие от p-Fe не растворяет углерод. Атомы растворенного р-Ре углерода занимают середины ребер объемноцент-рированной элементарной ячейки. [c.116]

Важно подчеркнуть, что понятие фазы отличается от понятия агрегатного состояния. Так, углерод в твердом состоянии образует разные фазы — графит и алмаз, твердое чистое железо и железо, содерж 1щее углерод, т. е. раствор углерода в железе, также являются разными фазами. Равновесная смесь воды с мелкими кристаллами льда является двухфазной, так как совокупность отдельных кристаллов представляет только одну фазу одного состава. [c.83]

Известно, что сплавы системы Ре — С кристаллизуются либо по стабильной, либо по метастабильной диаграмме состояния. При малых скоростях охлаждения кристаллизация происходит по стабильной диаграмме — образуется эвтектика, состоящая из графита и аустенита (твердого раствора углерода в у-железе). При больших скоростях охлаждения, когда кристаллизация идет по метастабильной диаграмме, эвтектика состоит из аустенита и цементита РезС. [c.195]

Твердый раствор углерода в а-Ре — феррит — растворяет нг-значительное количество углерода в 7-Ре — аустените — раствэ-ряется до 22,14% углерода. Содержание в сплаве до 6,67 /о углерода отвечает образованию химического соединения РезС (цементит). Цементит плавится при 1660°С (1923 К). Эвтектический сплав (точка с) содержит 4,3 мас.% углерода и имеет Т л = = 1147°С (1420 К). В интервале концентраций углерода 0,8— 2,24% кристаллизуется аустенит. Точка 5 отвечает его эвтектоид-ному распаду (эвтектический распад любого твердого раствора). Ниже 727°С (1000 К) при содержании углерода в сплаве менее -0,8 мас.% из аустенита образуется феррит. [c.544]

Кристаллизация металлов определяется принципом наиболее плотной упаковки более вероятна та структура, которая отвечает наименьшему значению С в данных условиях. Как правило, такая структура имеет наиболее плотную упаковку ионов, атомов или молекул в кристалле. В металлических решетках связи не имеют определенной направленности, вследствие чего принцип наиболее плотной упаковки господствующий. Именно поэтому металлы имеют наиболее плотно построенные решетки гранецентрированного куба, объемноцентри-рованного куба (К-12 и К-8) и плотную гексагональную (Г-12). Известны многие соединения металлов (интерметаллические соединения) с металлической связью (СияАи, Mg (i, А1Со, Си1 А12 и др.), многие твердые растворы углерода, азота, водорода в переходных металлах, а также и соединения этих элементов с переходными металлами, которые имеют металлическую проводимость. В соединениях металлов [c.126]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология