Temperatura sub 912 ° C este numit ferita de fier sau alfa-fier. Atomii din ferită sunt aranjate într-un cub (bcc) structură cristalină centrată pe corp. Deasupra 912 ° C, fierul se numește austenita sau gamma-fier.
Atomii din austenitei sunt aranjate într-o (fcc) structură cristalină centrată pe față. Încălzirea este ferita 912 ° C conduce la formarea de granule mici de austenită la ferită limitele granulei. încălzirea suplimentară conduce la creșterea acestor noi granule de austenită cu înlocuirea completă a vechilor boabe de ferită nou austenitic - transformări apar în glanda.
Când se răcește sub temperatura de 912 ° C apar în conversia glandei de același tip, dar în direcția opusă - bobului de ferită înlocuit boabe austenită.
Transformarea austenitei în ferită
Dacă fierul pur încălzit la o temperatură de 912 ° C, se produce unele „minunat“ transformare. structura cristalină a fierului se transformă spontan din obemnotsetrirovannoy cubic (bcc) pentru cubice cu fețe centrate (fcc). Aceste doua structuri de fier sunt prezentate în figurile 1 și 2. După cum vorbesc numele lor, o (cci) atomi -Structura sunt la colțurile unui cub și în centrul acestuia și (HCC) -Structura - cu colțuri de cub și centrul fiecăreia dintre șase fețe ale cubului. Deoarece la temperatură scăzută (bcc) -Structura (bcc) -Structura are două nume: austenită și gamma-fier (γ-fier). Y scrisoare - a treia literă din alfabetul grecesc.
Figura 1 - corp centrat cubic (bcc)
rețeaua cristalină a feritei
Figura 2 - o Cubic cu fețe centrate (fcc)
rețeaua cristalină a austenitei
Beta-fier
Există o transformare de fier și misterele sale. Beta-care de fier (β-fier), în a doua literă a alfabetului grecesc? Răspunsul este că, înainte de o astfel de fier „a fost“, iar acum - nu este. Faptul este că, atunci când oamenii de știință au descoperit structura de fier de la sfârșitul secolului al 19-lea, datorită tranziției magnetice de fier la 770 ° C, au decis că există o altă transformare a fierului. din fier alfa din fier-beta. Apoi sa dovedit că a fost o greșeală (și se întâmplă pentru oamenii de știință!) Și β-fier pur și simplu „anulat“.
Transformarea feritei în austenită boabe
Când un fier de ferită este încălzit la o temperatură de 912 ° C, boabe de ferită structura veche este schimbată la noile boabelor deja austenitic - are loc conversia de fier.
Imaginați-vă că o structură de cereale feritic tocmai a atins temperatura de transformare. În primul rând vom vedea formarea de boabe noi, foarte fine de austenită, care sunt suprapuse pe vechile limitele de granule feritice. Apoi, aceste boabe cresc până când toate vechile boabe de ferită dispar.
În transformarea austenitei în ferită se produce două efecte importante:
1) De asemenea, ca și conversia în apă rece ca gheața, transformarea fierului din ferită la austenită necesită energie termică. Prin urmare, atunci când temperatura de încălzire a fierului va rămâne la aproximativ 912 ° C până când toate granulele feritice nu sunt transformate in austenita.
2) Atunci când transformarea feritei modificările volumetrice apar în austenită. Densitatea austenitei este de 2% mai mare decât ferita, ceea ce înseamnă că austenita atom ocupă un volum mai mic decât atomul de ferită.
Toate transformările din fier, care apar în timpul încălzirii sunt prezentate schematic în figura 3.
Experimentele cu transformări din fier
Două simplu experiment demonstrează transformări de fază în glanda.
Experimentul №1. Se încălzește tija de fier la o temperatură de peste 770 ° C și se suspendă-l să se răcească în aer. Se aduce la tijele magnet. Când temperatura atinge 770 ° C, tija fierbinte va începe să fie atrase de un magnet. Deoarece diagrama din figura 4 de ferită (alfa-fier) este magnetic numai sub 770 ° C, austenită (gamma-fier) nu este magnetic.
№2 experiment. sârmă de fier trage orizontal între două izolatoare electrice în regiunea de aproximativ 1 m. Atașați o greutate mică în centrul firului. Pentru a trece prin fir un curent electric pentru a încălzi astfel firul de peste 912 ° C - până la culoare galben-portocaliu. Este necesar pentru a ridica tensiunea lent printr-o sursă de curent cu putere variabilă. În cazul în care firul se încălzește, acesta va fi extins și sarcina un pic mai mic. Apoi, trebuie să vă deconectați de la tensiunea de sârmă și observați răcirea acestuia într-o cameră întunecată. La atingerea temperaturii de sârmă 912 ° C pot fi observate două fenomene:
1) Atunci când firul se va răci, se va produce reducerea lungimii sale, iar platinei începe să se ridice. Cu toate acestea, la 912 ° C, va avea loc o scădere temporară a sarcinii: doar în momentul austenitei în ferită comutator cu o densitate mai mică, iar acest fir este ușor prelungit.
2) Căldura care este eliberată în timpul transformării austenitei în ferită, va conduce la o sârmă încălzită culoare pâlpâire vizibilă.
Ambele aceste fenomene pot fi observate în ordine inversă, și atunci când este încălzit, dar în acest caz, ei nu sunt clar vizibile datorită încălzirii rapide a dificultăților de sârmă.
Transformarea în fier
Pentru a înțelege de ce eliberarea de căldură are loc, este necesar să se reamintească transformarea apei în gheață transformarea austenitei în ferită. Într-adevăr, apa trebuie răcit pentru a se transforma in gheata. Acest lucru înseamnă că, căldura luat de lichid la punctul de îngheț. Același efect se produce atunci când „înghețarea“ a metalului: căldura este luat de metal. De aceea, atunci când metalul topit este răcit la punctul de îngheț, generarea de căldură are loc la temperatura de solidificare. La trecerea unui lichid la o transformare de fază solidă are loc între faza lichidă și faza solidă. transformări de fază care au loc la răcire, produc căldură.
Când austenită la răcire devine ferită - aceasta este, de asemenea, transformarea de fază. dar starea solidă la o stare solidă și, de asemenea, în ea generează, de asemenea căldură. Când este încălzit, reversul apare atunci cand ferita devine austenita, căldura este absorbită.