Оглавление
Аллотропы железа
-
Аллотропия железа
- Железо существует в четырех аллотропных формах при атмосферном давлении: альфа-железо (феррит), гамма-железо (аустенит), дельта-железо (δ-Fe) и эпсилон-железо (ε-Fe).
- При высоких давлениях существует пятая форма, стабильная при очень высоких давлениях и температурах.
-
Фазы железа и их применение
- Фазы железа важны для определения растворимости углерода в стали и моделирования твердых частей планетарных ядер.
- Внутреннее ядро Земли состоит из кристаллического железоникелевого сплава с ε-структурой, а внешнее ядро – из жидкого железа с примесью никеля и других элементов.
-
Альфа-железо
- При температуре ниже 912 °C железо имеет объемноцентрированную кубическую структуру и известно как α-железо или феррит.
- α-Fe может превращаться в ε-Fe при высоких давлениях.
- При высоких температурах α-Fe становится парамагнитным, а при температуре Кюри ферромагнитным.
-
Гамма-железо
- При нагревании железа выше 912 °C его кристаллическая структура изменяется на гранецентрированную кубическую (γ-Fe).
- γ-железо способно растворять больше углерода, чем α-Fe.
-
Дельта-железо
- При температуре выше 1394 °C железо снова переходит в объемноцентрированную кубическую структуру (δ-Fe).
- δ-Fe может растворять до 0,08% углерода при высоких температурах.
-
Аллотропы высокого давления
- Эпсилон-железо (ε-Fe) образуется при давлении выше 10-13 ГПа и температуре около 700 К.
- В сплавах ε-Fe с Mn, Os и Ru наблюдается антиферромагнетизм.
-
Эксперименты и фазовые переходы
- Существуют экспериментальные данные о существовании пятой формы железа при очень высоких давлениях и температурах.
- Точное определение температуры плавления железа возможно только при низких давлениях.
- Компьютерное моделирование и эксперименты с ударными волнами указывают на более высокие температуры плавления железа.
-
Структурные фазовые переходы
- Добавление некоторых элементов, таких как хром, сужает температурный диапазон гамма-фазы.
- Добавление добавок гамма-контура предотвращает фазовый переход стали в другие твердые состояния.
Полный текст статьи: