Каталог статей /

Железо :: Физические свойства

Железо · История · Происхождение названия · Изотопы · Геохимия железа · Получение · Физические свойства · Химические свойства · Применение · Биологическое значение железа · Примечания · Источники (к разделу История) · Близкие статьи · Официальный сайт ·


Железо — типичный металл, в свободном состоянии — серебристо-белого цвета с сероватым оттенком. Чистый металл пластичен, различные примеси (в частности — углерод) повышают его твёрдость и хрупкость. Обладает ярко выраженными магнитными свойствами. Часто выделяют так называемую «триаду железа» — группу трёх металлов (железо Fe, кобальт Co, никель Ni), обладающих схожими физическими свойствами, атомными радиусами и значениями электроотрицательности.

Для железа характерен полиморфизм, оно имеет четыре кристаллические модификации:

  • до 769 °C существует -Fe (феррит) с объёмноцентрированной кубической решёткой и свойствами ферромагнетика (769 °C 1043 K — точка Кюри для железа);
  • в температурном интервале 769—917 °C существует -Fe, который отличается от -Fe только параметрами объёмноцентрированной кубической решётки и магнитными свойствами парамагнетика;
  • в температурном интервале 917—1394 °C существует -Fe (аустенит) с гранецентрированной кубической решёткой;
  • выше 1394 °C устойчиво -Fe с объёмноцентрированной кубической решёткой.

Металловедение не выделяет -Fe как отдельную фазу, и рассматривает её как разновидность -Fe. При нагреве железа или стали выше точки Кюри (769 °C 1043 K) тепловое движение ионов расстраивает ориентацию спиновых магнитных моментов электронов, ферромагнетик становится парамагнетиком — происходит фазовый переход второго рода, но фазового перехода первого рода с изменением основных физических параметров кристаллов не происходит.

Для чистого железа при нормальном давлении, с точки зрения металловедения, существуют следующие устойчивые модификации:

  • от абсолютного нуля до 910 °C устойчива -модификация с объёмноцентрированной кубической (ОЦК) кристаллической решёткой;
  • от 910 до 1400 °C устойчива -модификация с гранецентрированной кубической (ГЦК) кристаллической решёткой;
  • от 1400 до 1539 °C устойчива -модификация с объёмноцентрированной кубической (ОЦК) кристаллической решёткой.

Наличие в стали углерода и легирующих элементов существенным образом изменяет температуры фазовых переходов (см. фазовую диаграмму железо—углерод). Твёрдый раствор углерода в - и -железе называется ферритом. В некоторых случаях различают высокотемпературный -феррит и низкотемпературный -феррит (или просто феррит), не смотря на то, что их атомные структуры одинаковы. Твёрдый раствор углерода в -железе называется аустенитом.

  • В области высоких давлений (свыше 13 ГПа, 128,3 тыс. атм.) возникает модификация -железа с гексагональной плотноупакованной (ГПУ) решёткой.

Явление полиморфизма чрезвычайно важно для металлургии стали. Именно благодаря — переходам кристаллической решётки происходит термообработка стали. Без этого явления железо как основа стали не получило бы такого широкого применения.

Железо относится к умеренно тугоплавким металлам. В ряду стандартных электродных потенциалов железо стоит до водорода и легко реагирует с разбавленными кислотами. Таким образом, железо относится к металлам средней активности.

Температура плавления железа 1539 °C, температура кипения — 2862 °C.

  • Russian to English Russian to German Russian to French Russian to Spanish Russian to Italian Russian to Japanese

Информация на сайте из открытых источников. Основа ВикипедиЯ. | Пожалуйста, внимательно прочитайте эту страницу!