Поліморфізм заліза, металоторгового портал

У будь-якому металі атоми розташовані не абияк, а в строгому порядку, утворюючи кристал. Звичайно, реальний світ вносить свої корективи, і подібний порядок іноді порушується. Але завжди можна виділити деяку структуру з атомів металу, яка повторюється в будь-якому напрямку, тобто елементарний осередок кристалічної решітки.

Особливістю заліза є той факт, що при різних температурах воно має різну форму цієї кристалічної решітки. Наукова назва такого явища - поліморфізм. При температурі нижче 911 ° С атоми розташовуються в формі об'емоцентрірованной кубічної решітки (ОЦК). Вони утворюють куб, всередині якого вміщається ще один атом заліза.

Мал. 1. Об'емоцентрірованная кубічна решітка

А ось при нагріванні вище 911 ° С стає енергетично вигідною інша конфігурація кристалічної решітки - гранецентрированная кубічна (ГЦК).

Мал. 2. гранецентричній кубічній решітці

Тут вже атоми заліза не тільки утворюють вершини куба, але і «втискуються» між цими вершинами, розсуваючи їх і збільшуючи тим самим розмір елементарної кристалічної решітки. Тим часом простір всередині «кубика» залишається порожнім.

До речі, завдяки цьому в ГЦК-формі залізо отримує можливість до підвищеного розчиненню в собі інших елементів, в тому числі вуглецю, атом якого відносно невеликий і без особливих зусиль може поміститися усередині кубічної «клітки».

При подальшому збільшенні температур порядок атомів знову змінюється. Понад 1 або 392 ° С і до точки плавлення залізо знову представлено в якості послідовності ОЦК-елементів.

Здавалося б, подібна інформація повинна мати суто теоретичний характер, адже нам не повинні бути цікаві перетворення кристалічної решітки при високих температурах, коли більша частина металевих конструкцій експлуатується в більш сприятливих режимах. Однак сталь при отриманні, охолоджуючись, проходить всі ці поліморфічне перетворення, які накладають на її кінцеві властивості відбиток в залежності від складу вихідного розплаву і від режиму його затвердіння. Якщо ми хочемо на виході мати якісний лист металу або надійний арматурний пруток, необхідно досконально розуміти нюанси структурної будови заліза.