Залізо, його совйства, поліморфні перетворення чистого заліза
Властивості: Воно пластично, легко кується як у холодному, так і нагрітому стані, піддається прокатці, штампуванню та волоченню. Здатність розчиняти вуглець та інші елементи є основою отримання різноманітних залізних сплавів. Залізо може існувати у вигляді двох кристалічних решіток: α- та γ-об'ємноцентрованої кубічної (ОЦК) та гранецентрованої кубічної (ГЦК). Нижче 910°С стійко α-Fe з ОЦК-решіткою (а = 2,86645 при 20 °С). Між 910 ° С і 1400 ° С стійка γ-модифікація з ГЦК-решіткою (а = 3,64 Å). Вище 1400°З знову утворюється ОЦК-решітка δ-Fe (a = 2,94Å), стійка до температури плавлення (1539 °С). α-Fe феромагнітно до 769 °С (точка Кюрі). Модифікації γ-Fe та δ-Fe парамагнітні.
Деякі метали (залізо, титан, кобальт, цирконій та ін.) за різних температур мають різні кристалічні решітки. Таке явище називається поліморфізмом чи алотропією. Процес переходу з однієї кристалічної будови в іншу називається поліморфним (аллотропічним) перетворенням.
Будова, що у результаті поліморфного перетворення, називається алотропической формою. Алотропічна форма, стійка за нижчої температури, позначається індексом a, за вищої – b, g тощо.
Температура, при якій відбувається перехід решітки з одного виду до іншого, називається температурою поліморфного перетворення або температурою перекристалізації. У цьому змінюються властивості металу (щільність, теплопровідність, теплоємність та інших.).
Алотропічні перетворення при нагріванні відбуваються із поглинанням тепла, а при охолодженні – з його виділенням. Як при нагріванні, так і при охолодженні алотропічні перетворення відбуваються з деяким запізненням. Так, температура перетворення a-модифікації на b-модифікацію,що відбувається при нагріванні, завжди буде вище температури перетворення b в a, що відбувається при охолодженні. Таке явище називається гістерезисом.
До температури 1539 ° С відбувається охолодження рідкого заліза. При 1539 ° С на кривій охолодження з'являється майданчик. При цій температурі залізо твердне, і виділяється прихована теплота кристалізації. По закінченні кристалізації і до температури 1392 °С залізо має об'ємно-центровану кубічну решітку (Fea). кубічні грати. При алотропічному перетворенні зникають старі зерна і з'являються нові. Таке перетворення аналогічне процесу кристалізації: спочатку утворюються зародки, а потім йде зростання зерен нової модифікації. Таке перетворення є перекристалізацією. Наступний майданчик спостерігається на кривій охолодження при температурі 911 ° С через перетворення Feg на Fea. Кристалічна решітка перетворюється з гранецентрованої знову в об'ємно-центровану кубічну, яка зберігається до найнижчих температур. Нижче 768 °С залізо магнітне, а вище - немагнітно. Іноді немагнітне залізо Fea називають Feβ, а високотемпературну модифікацію Fea (в інтервалі 1392 ... 1539 ° С) - Fed. Поліморфні перетворення протікають як і чистих металах, і у сплавах.
Fe-Fe3C