Будова і властивості стали

Залізо, як і всі метали, має кристалічну будову. У кожному кристалі атоми заліза розташовуються в закономірному порядку, на певній відстані один від одного, утворюючи атомну решітку. Для того щоб зобразити таку решітку, досить намалювати кубик і розташувати в ньому дев'ять атомів: вісім - на вершинах кутів і один в центрі (рис. 3, а). Справді, вся решітка являє собою повторення такого кубика. Решітка такого типу, коли в центрі кожного кубика розташовується один атом, називається об'ємно-центрованої.

Якщо тепер нагріти залізо, то після досягнення певної температури (911 ° С) відбудеться перебудова атомів в більш вигідне (в енергетичному відношенні) положення, і утворюється решітка, що складається з кубиків з чотирнадцятьма атомами: вісьмома вершинами кутів і шістьма - у центрі кожної грані (рис. 3, б). решітка такого типу називається гранецентрированной.

Мал. 3. Об'ємно-центрована (а) і гранецентрированная (б) решітки

Якщо в розплавлене залізо додати невелику кількість вуглецю, наприклад 1%, то при затвердінні будуть утворюватися кристали заліза з гранецентрированной атомної гратами, всередині якої розташовуються атоми вуглецю (рис. 4). Вийде так званий твердий розчин вуглецю в залозі - аустеніт. При підвищеній температурі, коли залізо має гранецентрированную грати, в неї може потрапити до 2,14% С.

Мал. 4. Твердий розчин вуглецю в залозі-аустенит

При зниженні температури до певної межі атомна решітка заліза перебудовується з гранецентрированной в об'ємно-центровану. У такі грати може потрапити лише 0,025% С. Утворений при цьому твердий розчин вуглецю в залозі з об'ємно-центрованої гратами називається ферритом. Де ж знаходиться решті вуглець? Адже ми додали до заліза 1%. Інша частина вуглецю утворює з залізом хімічну сполуку F3 C, яке носить назву цементит.