Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ЖЕ)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 8 (всего у книги 19 страниц)
В. В. Кириллов.
Строительство жилого дома из объемных железобетонных блоков.
Рис. 1. Схема одноэтажного промышленного здания с железобетонным каркасом: 1 – фундаменты под внутренние колонны; 2 – колонны наружного ряда; 3 – подкладка; 4 – фундаментная балка; 5 – стеновые плиты; 6 – консоли колонн; 7 – подкрановая балка; 8 – плиты покрытия; 9 – балки покрытия; 10 – внутренние колонны.
Архитектор В. В. Орехов, инженеры Ю. С. Ярославский, А. И. Гришин, Л. Г. Сизов. Стадион в Красноярске. 1968.
Облицовка судоходного канала железобетонными плитами.
Рис. 3. Технологическая схема конвейерного производства керамзитобетонных стеновых панелей: 1 – распакетировщик; 2 – кантователь; 3 – механизм закрытия бортов и смазки форм; 4 – фактуроукладчик; 5 – бетоноукладчик; 6 – виброплощадка; 7 – раствороукладчик; 8 – пакетировщик; 9 – тоннельная камера твердения; 10 – кран-балка; 11 – камера обработки фактурного слоя готовых панелей; 12 – отделение подготовки песка; 13 – вывозная тележка; 14 – установка для изготовления вентиляционных панелей; 15 – установка для изготовления карнизных блоков; 16 – ямные камеры твердения; 17 – центральный пульт управления; 18 – вспомогательный пульт управления; 19 – отделение подготовки фактуры; 20 – ленточный транспортёр заполнителей; 21 – пневмоосадительная установка для цемента; 22 – винтовой конвейер для цемента; 23 – бункера для компонентов раствора; 24 – растворосмесители; 25 – бункера для компонентов лёгкого бетона; 26 – смесительные роторные бегуны; 27 – самоходная раздаточная вагонетка; 28 – бункера для компонентов тяжёлого бетона; 29 – бетоносмесители принудительного действия; 30 – приготовление добавок к бетону; 31 – баки для воды.
Установка царги из тонкостенных железобетонных панелей-оболочек на строительстве элеватора в г. Сватово.
Коллектив московского научно-исследовательского и проектного института типового и экспериментального проектирования (МНИИТЭП). Жилой дом в Москве. 1970.
Мост им. Клемента Готвальда через Влтаву. Чехословакия.
Рис. 6. Схема крупнопанельного жилого здания: 1 – несущая панель поперечной стены; 2 – фундаментный блок; 3 – плита перекрытия; 4 – наружная стеновая панель; 5 – кровельная плита.
Рис. 4. Общий вид конвейера для изготовления керамзитобетонных панелей.
Производственное помещение в Красноярске. 1960-е гг.
Железобетонные конструкции туннельных сооружений московского метрополитена.
Архитектор О. А. Акопян, инженер Е. А. Григорян, художник В. А. Хачатрян. Монумент при въезде в Ереван. 1961.
Строительство водосливной железобетонной плотины Воткинской ГЭС.
Железобетонная конструкция опорной части башни московского телецентра.
Инженер П. Л. Нерви. Фрагмент главного зала (1948—50) Дворца выставок в Турине.
Рис. 5. Технологическая схема стендового производства предварительно напряжённых линейных изделий (стропильных балок): 1 – эстакада для подачи бетона; 2 – гидродомкрат; 3 – бетонораздатчик; 4 – самоходная тележка для вывоза готовых изделий; 5 – бухтодержатель.
Архитектор В. Р. Рейнфельд, инженеры З. А. Вецвагарс и др. Виадук через овраг р. Лорупе близ г. Сигулда. Латвийская ССР. 1966—68.
Монтаж крупнопанельных железобетонных конструкций многоэтажного здания на проспекте Калинина в Москве.
Строительство промышленного здания с применением сборных железобетонных конструкций.
Монтаж пролётного строения железобетонного моста Олерон – Континент (Франция).
Промышленное здание в Казинцбарцике. Венгрия. 1950-е гг.
Архитектор Э. Сааринен. Аэровокзал в международном аэропорту им. Даллеса близ Вашингтона. Закончен в 1962.
Рис. 2. Технологическая схема агрегатно-поточного производства панелей покрытий 3 х 6 м с двумя формовочными постами: 1 – мостовой кран; 2 – бетоноукладчик; 3 – виброплощадка; 4 – формоукладчик; 5 – самоходная тележка для вывоза готовых изделий; 6 – тележка-прицеп; 7 – установка для электротермического натяжения стержней; 8 – камеры пропаривания; 9 – стенд для контроля и ремонта изделий; 10 – стенд для сборки утеплённых панелей; 11 – раздаточный бункер; 12 – формы; 13 – сварные арматурные сетки; 14 – площадка складирования готовой продукции.
Железобетонный мост
Железобето'нный мост, мост с железобетонными пролётными строениями и бетонными или железобетонными опорами. Ж. м. могут иметь различные системы: балочную (с разрезными и неразрезными балками), рамную, арочную, комбинированную. Наиболее распространены балочные Ж. м. (рис.). Для перекрытия пролётов от 6 до 18 м обычно применяют пролётные строения плитной конструкции. Пролёты более 12 м перекрывают ребристыми пролётными строениями с главными балками, поддерживающими плиту проезжей части. При пролётах более 40 м балочным пролётным строениям часто придают коробчатое сечение. Арочная система наиболее целесообразна для мостов на прочных грунтах. Пролёты балочных Ж. м. достигают 200 м, арочных – 300 м.
Основные преимущества Ж. м. – долговечность и сравнительно низкая стоимость эксплуатации. В СССР сооружают в основном сборные Ж. м. из готовых элементов заводского изготовления. При строительстве крупных Ж. м. весьма эффективны способы навесного монтажа пролётных строений и доставка сборных элементов на место плавучими средствами. См. также Мост.
Лит.: Поливанов Н. И., Железобетонные мосты на автомобильных дорогах, 3 изд., М., 1956; Назаренко Б. П., Железобетонные мосты, М., 1964.
Е. Е. Гибшман.
Рис. к ст. Железобетонный мост.
Железо-никелевый аккумулятор
Желе'зо-ни'келевый аккумуля'тор, щелочной аккумулятор с электродами из железа (+) и никеля (-). Один из основных типов аккумуляторов; применяется в авиации, технике связи, на электрокарах.
Железорудная промышленность
Железору'дная промы'шленность, отрасль горной промышленности, занимающаяся добычей железной руды и предварительной обработкой её – дроблением, сортировкой, обогащением, усреднением и окускованием мелочи путём агломерацииили окомкования. Является сырьевой базой чёрной металлургии. Добыча железное руды и получение из неё железа известны с древних времён. Быстрое развитие Ж. п. как отрасли началось в 1-й половины 18 в. в связи с ростом выплавки чугуна и стали.
Ж. п. дореволюционной России являлась отсталой отраслью горной промышленности. Основными центрами её были Кривой Рог и Урал. В СССР Ж. п. стала мощной отраслью, оснащенной передовой техникой. СССР располагает значительными запасами богатых железных руд и практически неограниченными запасами бедных железных руд. По количеству балансовых запасов и по объёму производства товарной железной руды СССР занимает 1-е место в мире. Огромные ресурсы железных руд позволяют при соответствующем развитии производственно-технической базы полностью удовлетворять растущие потребности чёрной металлургии СССР и ряда социалистических стран в товарной руде. Технически перевооружены шахты, разрабатывающие месторождения подземным способом, быстро расширяется добыча высокоэкономичным открытым способом, создано новое высокопроизводительное оборудование для подземной добычи, обеспечивающее непрерывность и стабильность технологических процессов добычи и обогащения руд, внедряется комплексная механизация основных производственных процессов – вскрыши пород, добычи руды, погрузки, доставки, дробления, сортировки и транспортировки.
Для послевоенного развития Ж. п. СССР характерно вовлечение в промышленную эксплуатацию бедных руд (железистых кварцитов и оолитовых бурых железняков), что обеспечивает более рациональное использование сырьевых ресурсов страны и размещение производительных сил. Важное значение имеет дальнейшая концентрация производства. Рост добычи руды в СССР показан в табл.
Добыча товарной железной руды в СССР, млн. т
| 1913 | 1940 | 1950 | 1960 | 1970 | 1971 |
| 9,2 | 29,9 | 39.7 | 105,9 | 195,5 | 203 |
Удельный вес добычи открытым способом увеличился с 54,3% в 1959 до 79,2% в 1970. Резко выросла добыча бедных руд. Доля концентратов в товарной руде увеличилась с 53,6% в 1965 до 62,3% в 1970. Концентраты подвергаются окускованию агломерированием их с добавкой флюсов. Расширяется производство офлюсованного агломерата. Одновременно применяется другой перспективный способ окускования – окомкование концентратов на специальных установках с последующим обжигом комков и получением окатышей, являющихся высококачественным металлургическим сырьём. Плавка окатышей увеличивает производительность доменных печей и снижает расход кокса. На девятую пятилетку 1971—75 намечено увеличить выпуск железорудных окатышей примерно в 4 раза и организовать промышленное производство металлизованного железорудного сырья. Металлизованные окатыши с содержанием до 95% железа могут переплавляться непосредственно в электропечах и давать специальные сорта стали. Предусматривается полное извлечение металла из руд и улучшение комплексного использования сырья. Актуальная задача Ж. п. – выявление и разведка месторождений богатых и легкообогатимых руд, пригодных для открытой разработки в районах действующих горнорудных предприятий и металлургических заводов. В результате применения новейшей техники в Ж. п. улучшились качественные показатели продукции. В связи с ростом добычи бедных руд содержание железа в сырой руде в среднем снизилось с 40,8% в 1965 до 37,3% в 1970, а его содержание в товарной руде повысилось за эти годы с 56,7% до 58,8%, в концентрате – с 50,0% до 61,8%. производство железорудного агломерата составило в 1970 137,2 млн. т, окатышей 10,5 млн. т. По выпуску агломерата СССР занимает 1-е место в мире. Усреднение руд, применение офлюсованного агломерата, использование окатышей улучшили технико-экономические показатели доменной плавки.
Существенно изменилось, особенно в послевоенный период, географическое размещение разведанных запасов железных руд. Выросли запасы руд в восточных районах СССР, где создаётся мощная металлургическая база. При строительстве горнорудных и металлургических предприятий в Сибири, на Дальнем Востоке и в Казахстане учитывается необходимость приближения производства металла к источникам сырья и топлива и к потребителям, сокращения перевозок руды, кокса, флюсов и металлического лома.
Важнейшей рудной базой Европейской части СССР является Криворожский железорудный бассейн, снабжающий рудами заводы Приднепровья, Донбасса и др. районов, а также ряд социалистических стран. В Криворожском бассейне в 1969 добыто 100,2 млн. т, или 53,8% добычи в СССР. Высокий удельный вес добычи рудного сырья в бассейне обеспечивается пятью мощными высокомеханизированными горно-обогатительными комбинатами (ГОК) по открытой добыче и переработке железистых кварцитов – Южным (пущен в 1955), Новокриворожским (1959), Центральным (1961), Северным (1964) и Ингулецким (1965). Основной рудной базой завода «Азовсталь» (г. Жданов) являются руды Керченского железорудного бассейна. Камыш-Бурунский рудный комбинат дал в 1970 около 5 млн. т товарной руды. Главной рудной базой заводов Центра страны (Новолипецкого и др.) является бассейн Курской магнитной аномалии (КМА), обладающий уникальными по качеству магнетитовыми рудами, содержащими на отдельных участках 60—65% железа почти без вредных примесей. Запасы КМА во много раз превосходят запасы крупнейших месторождений мира. Общее производство товарной руды превышает 10 млн. т в год. В 1975 намечено довести добычу железной руды по рудным предприятиям КМА примерно до 40 млн. т. Железорудной базой Череповецкого завода являются магнетитовые руды Оленегорского, Кировогорского и Ено-Ковдорского месторождений Мурманской обл.
На востоке страны усиленными темпами осваиваются месторождения Урала, Сибири и Казахстана. На Урале работают предприятия Качканарского ГОК и Северо-Песчанского рудника (Свердловская обл.). В связи с расширением доменного производства Магнитогорского металлургического комбината гора Магнитная (Челябинская обл.) уже не может полностью обеспечивать его потребность в руде. Комбинат получает её из Соколовско-Сарбайского ГОК Кустанайской обл. Казахстана. В Кустанайском железорудном бассейне, кроме построенного Соколовско-Сарбайского ГОК (проектная мощность 1-й очереди – 26,5 млн. т сырой руды в год), строятся (1972) Лисаковский ГОК (проектная мощность 1-й очереди 36 млн. т сырой руды) и Качарский ГОК (мощность 2,1 млн. т железной руды в год). Они обеспечат сырьём заводы Южного Урала. Руды мощного Ангаро-Питского железорудного бассейна в Красноярском крае и Ангаро-Илимского железорудного района в Иркутской области – база для развития металлургии Сибири. Из 13 месторождений магнетитовых руд Ангаро-Илимского бассейна крупнейшими и наиболее разведанными являются Рудногорское и Коршуновское. Сооружен Коршуновский ГОК проектной мощностью 15 млн. т сырой руды в год. Увеличена добыча руд на рудниках Кемеровской области, введены в строй рудники в Красноярском крае, снабжающие рудой Кузнецкий комбинат (Кемеровская область). Рудные месторождения Алданского района (Якутской АССР), Берёзовское месторождение (Читинская область), Гаринское и Лебедихинское (Амурская область), Кимканское (Хабаровский край) выгодно расположены по отношению к месторождениям коксующихся углей Южно-Якутского угольного бассейна
Ж. п. успешно развивается и в др. социалистических странах. Месторождения железной руды имеются в Польше, Румынии, Чехословакии. Запасы её в Болгарии и Венгрии незначительны. Чехословакия, Венгрия, Румыния, ГДР, частично Польша импортируют железную руду. Китай богат железными рудами, которые размещены во многих провинциях, особенно на С.-В. страны.
Ж. п. капиталистических стран характеризуется несоответствием между запасами, добычей и потреблением руд. Большие ресурсы руд имеют страны со слаборазвитой металлургической промышленностью. 3/4 запасов железной руды капиталистического мира сосредоточено в 4 странах – Бразилии, Канаде, Индии и Австралии. Общие запасы железных руд США оцениваются в 10 млрд. т (с содержанием железа около 60%). Запасы богатых руд Верхнего озера (основной рудной базы США) – 1,1 млрд. т. Около 90% руды добывается открытым способом. В связи с уменьшением запасов богатых руд много внимания уделяется использованию бедных руд (таконитов). В 1969 в США добыт 91 млн. т и импортировано 40 млн. т товарной железной руды. Франция обладает наиболее крупным в Западной Европе Лотарингским месторождением железных руд с общими запасами 7,1 млрд. т, в том числе достоверные и вероятные 4,5 млрд. т (с содержанием железа 30%). В 1969 добыто 56 млн. т и экспортировано 19 млн. т товарной руды. Швеция по добыче железной руды занимает среди капиталистических стран Европы 2-е место (после Франции). Запасы её богатых руд исчисляются в 2,4 млрд. т. В 1969 добыто 30 млн. т, экспортировано 28 млн. т. Запасы железных руд Индии достигают 22 млрд. т. Руда добывается открытым способом. В 1969 добыто 30 млн. т, экспортировано 19 млн. т. Балансовые запасы руд Бразилии оцениваются в 16,5 млрд. т (содержание железа от 50 до 66%). В 1969 добыто 27 млн. т руды и экспортировано 18 млн. т. Значит, запасами богатых руд обладает Канада, где в 1969 добыто 38 млн. т и экспортировано 32 млн. т (главным образом в США). В 1969 добыто (млн. т руды): в Австралии 32, Либерии 24, Венесуэле 19, Чили 12. Великобритания, ФРГ, Италия, Япония не обладают достаточными запасами богатых железных руд. Они удовлетворяют свои потребности за счёт добычи бедных руд и импорта богатых руд.
Лит.: Железорудная база черной металлургии СССР, М., 1957; Черная металлургия капиталистических стран, ч. 7 – Железорудная промышленность и обогащение руд, М., 1960; Технический прогресс в черной металлургии СССР. Железорудная промышленность, М., 1962; Быховер Н. А., Экономика минерального сырья. Железо, М., 1967; Браун Г. А., Железорудная база черной металлургии СССР, 2 изд., М., 1970; Следзюк П. Е., Об улучшении использования резервов производства в железорудной промышленности, «Горный журнал», 1970, № 7; Виноградов B. С., Горнодобывающая промышленность черной металлургии к XXIV съезду КПСС, там же, 1971, № 3.
В. А. Адамчук.
Железосинеродистый калий
Железосинеро'дистый ка'лий, K3[Fe(CN)6], то же, что красная кровяная соль, или Калия гексацианоферриат.
Железоуглеродистые сплавы
Железоуглеро'дистые спла'вы, сплавы железа с углеродом на основе железа. Варьируя состав и структуру, получают Ж. с. с разнообразными свойствами, что делает их универсальными материалами. Различают чистые Ж. с. (со следами примесей), получаемые в небольших количествах для исследовательских целей, и технические Ж. с. – стали (до 2%С) и чугуны (св. 2% С), мировое производство которых измеряется сотнями млн. т. Технические Ж. с. содержат примеси. Их делят на обычные (фосфор Р, сера S, марганец Mn, кремний Si, водород Н, азот N, кислород О), легирующие (хром Cr, никель Ni, молибден Mo, вольфрам W, ванадий V, титан Ti, кобальт Со, медь Cu и др.) и модифицирующие (магний Mg, церий Ce, кальций Ca и др.). В большинстве случаев основой, определяющей строение и свойства сталей и чугунов, является система Fe – С. Начало научному изучению этой системы положили русские металлурги П. П. Аносов (1831) и Д. К. Чернов (1868). Аносов впервые применил микроскоп при исследовании Ж. с., а Чернов установил их кристаллическую природу, обнаружил дендритную кристаллизацию и открыл в них превращения в твёрдом состоянии. Из зарубежных учёных, способствовавших созданию диаграммы состояния Fe – С сплавов, следует отметить Ф. Осмонда (Франция), У. Ч. Робертса-Остена (Англия), Б. Розебома (Голландия) и П. Геренса (Германия).
Фазовые состояния Ж. с. при разных составах и температурах описываются диаграммами стабильного (рис. 1, а) и метастабильного (рис. 1, б) равновесий. В стабильном состоянии в Ж. с. встречаются жидкий раствор углерода в железе (Ж), три твёрдых раствора углерода в полиморфных модификациях железа (табл. 1)
Табл. 1.– Кристаллические фазы железоуглеродистых сплавов
| Название фазы | Природа фазы | Структура |
| a-феррит | Твердый раствор внедрения углерода в a-Fe | Объемноцен трированная кубическая |
| Аустенит | Твердый раствор внедрения углерода в g-Fe | Гранецентри рованная кубическая |
| d-феррит | Твердый раствор внедрения углерода в d-Fe | Объемноцен трированная кубическая |
| Графит | Полиморфная модификация углерода | Гексогональная слоистая |
| Цементит | Карбид железа Fe2C | Ромбическая |
a-раствор (a-феррит), g-раствор (аустенит) и d-раствор (d-феррит), и графит (Г). В метастабильном состоянии в Ж. с. встречаются Ж, a-, g-, d-растворы и карбид железа Fe3C – цементит (Ц). Области устойчивости Ж. с. в однофазных и двухфазных состояниях указаны на диаграммах. При некоторых условиях в Ж. с. могут существовать в равновесии и три фазы. При температурах НВ возможно перитектич. равновесие d + g + Ж, E’C’F’ — эвтектическое стабильное равновесие g + Ж + Г; при ECF — эвтектическое метастабильное равновесие g + Ж + Ц; при P'S'K' — эвтектоидное стабильное равновесие a + g + Г', при PSK — эвтектоидное метастабильное равновесие a + g + Ц. Диаграммы а и б вычерчиваю и в одной координатной системе (рис. 1, в). Такая сдвоенная диаграмма наглядно характеризует относительное смещение однотипных линий равновесия и облегчает анализ Ж. с., содержащих стабильные и метастабильные фазы одновременно.
Основной причиной появления в Ж. с. высокоуглеродистой метастабильной фазы в виде цементита являются трудности формирования графита. Образование графита в жидком растворе Ж и твёрдых растворах a и g связано с практически полным удалением атомов железа из участков сплава, где зарождается и растет графит. Оно требует значительных атомных передвижений. Если Ж. с. охлаждаются медленно или длительно выдерживаются при повышенных температурах, атомы железа успевают удалиться из мест, где формируется графит, и тогда возникают стабильные состояния. При ускоренном охлаждении и недостаточных выдержках удаление малоподвижных атомов железа задерживается, почти все они остаются на месте, и тогда в жидких и твёрдых растворах зарождается и растет цементит. Необходимая для этого диффузия легкоподвижных при повышенных температурах атомов углерода, не требующая больших выдержек, успевает происходить и при ускоренном охлаждении. Помимо основных фаз, указанных на диаграммах, в технических Ж. с. встречаются небольшие количества и др. фаз, появление которых обусловлено наличием примесей. Часто встречаются сульфиды (FeS, MnS), фосфиды (Fe3P), окислы железа и примесей (FeO, MnO, Al2O3, Cr2O3, TiO2 и др.), нитриды (FeN, AlN) и др. неметаллические фазы. Точечными линиями на диаграммах отмечены точки Кюри, наблюдающиеся в Ж. с. в связи с магнитными превращениями феррита (768°С) и цементита (210°С).
Строение Ж. с. определяется составом, условиями затвердевания и структурными изменениями в твёрдом состоянии. В зависимости от содержания углерода Ж. с. делят на стали и чугуны. Стали с концентрацией углерода, меньшей чем эвтектоидная S' и S (табл. 2), называют доэвтектоидными, а более высокоуглеродистые – заэвтектоидными. Чугуны с концентрацией углерода, меньшей чем эвтектическая C1 и С, называют доэвтектическими, а более высокоуглеродистые – заэвтектическими.
Табл. 2.– Координаты точек диаграмм Fe – С
| Точка | Температура, °С | Концентрация углерода, % | |
| A | 1539 | 0,000 | |
| B | 1494 | 0,50 | |
| С' | 1152 | 4,26 | |
| С | 1145 | 4,30 | |
| N | 1400 | 0,000 | |
| Н | 1494 | 0,10 | |
| J | 1494 | 0,16 | |
| G | 910 | 0,000 | |
| E' | 1152 | 2,01 | |
| E | 1145 | 2,03 | |
| S' | 738 | 0,68 | |
| S | 723 | 0,80 | |
| P' | 738 | 0,023 | |
| P | 723 | 0,025 |
Затвердевание сталей, содержащих до 0,5% С, начинается с выпадения кристаллов 8-раствора обычно в виде дендритов. При концентрациях углерода до 0,1% кристаллизация заканчивается образованием однофазной структуры d-раствора. Стали с 0,1—0,5% С после выделения некоторого количества 8-раствора испытывают перитектическое превращение Ж + d —> g. В интервале концентраций 0,10—0,16% С оно приводит к полному затвердеванию, а в интервале 0,16—0,50% С кристаллизация завершается при охлаждении до температуры линии IE. В Ж. с. с 0,5—4,26% С кристаллизация начинается с выделения g-раствора также в виде дендритов. Стали полностью затвердевают в интервале температур, ограниченном линиями ВС и IE, приобретая однофазную аустенитную структуру. Затвердевание же чугунов, начинаясь с выделения избыточного (первичного) g– раствора, заканчивается эвтектическим распадом остатка жидкости по одному из трёх возможных вариантов: Ж ® g + Г, Ж ® g + Ц или Ж ® (+ Г + Ц. В первом случае получаются т. н. серые чугуны, во втором – белые, в третьем – половинчатые. В зависимости от условий кристаллизации графит выделяется в виде разветвленных (рис. 2, ж) или шаровидных (рис. 2, з) включений, а цементит – в виде монолитных пластин (рис. 2, и) или проросших разветвленным аустенитом (т. н. ледебурит, рис. 2, к). В Ж. с., содержащих более 4,26—4,3% С, кристаллизация переохлажденного ниже линии D1C1 расплава в условиях медленного охлаждения начинается с образования первичного графита разветвленной или шаровидной формы. В условиях ускоренного охлаждения (при переохлаждениях ниже линии DC) образуются пластины первичного цементита (рис. 2, л). При промежуточных скоростях охлаждения выделяются и графит, и цементит. Кристаллизация заэвтектических чугунов, так же как и доэвтектических, завершается распадом остатка жидкости на смесь g– раствора с высокоуглеродистыми фазами.
Строение затвердевших Ж. с. существенно изменяется при дальнейшем охлаждении. Эти изменения обусловлены полиморфными превращениями железа, уменьшением растворимости в нём углерода, графитизацией цементита. Структура может изменяться в твёрдом состоянии в результате процессов рекристаллизации твёрдых растворов, сфероидизации кристаллов (из неравноосных становятся равноосными), коалесценции (одни кристаллы цементита укрупняются за счёт других) высокоуглеродистых фаз.
Полиморфные превращения Ж. с. связаны с перестройками гранецентрированной кубической (ГЦК) решётки g-Fe и объёмноцентрированной решётки (ОЦК) a- и d-Fe
В зависимости от условий охлаждения и нагревания полиморфные превращения твёрдых растворов происходят разными путями. При небольших переохлаждениях (и перегревах) имеет место т. н. нормальная перестройка решёток железа, осуществляющаяся в результате неупорядоченных индивидуальных переходов атомов от исходной фазы к образующейся; она сопровождается диффузионным перераспределением углерода между фазами. При больших скоростях охлаждения или нагревания полиморфные превращения твёрдых растворов происходят бездиффузионным (мартенситным) путём. Решётка железа перестраивается быстрым сдвиговым механизмом в результате упорядоченных коллективных смещений атомов без диффузионного перераспределения углерода между фазами. Например, при закалке Ж. с. в воде g– раствор переходит в a– раствор того же состава. Этот пересыщенный углеродом a– раствор называют мартенситом (рис. 2, е). Превращения при промежуточных условиях могут совмещать в себе сдвиговую перестройку решётки железа с диффузионным перераспределением углерода (бейнитное превращение). Формирующиеся при этом структуры существенно различны. В первом случае образуются равноосные с малым числом дефектов кристаллы твёрдого раствора (рис. 2, а). Во втором и третьем – игольчатые и пластинчатые кристаллы (рис. 2, е) с многочисленными двойниками и линиями скольжения. Структура Ж. с. изменяется также и в связи с изменением растворимости углерода в a– и g-железе при охлаждении и нагревании. При охлаждении растворы пересыщаются углеродом и выделяются кристаллы высокоуглеродистых фаз (цементита и графита). При нагревании имеющиеся высокоуглеродистые фазы растворяются в a– и g-фазах.
Зарождение и рост кристаллов цементита в пересыщенных растворах происходит обычно с большей скоростью, чем образование графита, и поэтому Ж. с. часто метастабильны. В зависимости от переохлаждения цементит, выделяющийся из твёрдого раствора, может иметь вид равноосных кристаллов, пограничной сетки, пластин и игл (рис. 2, г, д). При высокотемпературных выдержках кристаллы цементита сфероидизируются; может происходить и процесс коалесценции. Если Ж. с., содержащие цементит, длительно выдерживать при повышенных температурах, происходит графитизация – зарождается и растет графит, а цементит растворяется, Этот процесс используется при производстве изделий из графитизированной стали и ковкого чугуна (рис. 2, м). Важную роль при формировании структуры Ж. с. в твёрдом состоянии играет эвтектоидный распад т-раствора на a-раствор и высокоуглеродистую фазу. При очень малых переохлаждениях образуются феррит и графит (рис. 2, м), при небольшом увеличении переохлаждения – феррит и сфероидизированный цементит (рис. 2, г), затем (рис. 2, в) смесь феррита и цементита приобретает пластинчатое строение перлита, тем более тонкое, чем больше переохлаждение. При персохлаждениях, измеряемых сотнями градусов, эвтектоидный распад подавляется, и g– раствор превращается в мартенсит (рис. 2, е). Строение Ж. с. можно изменять в широких пределах. Основными методами управления структурой Ж. с. являются изменения химического состава, условий затвердевания, пластической деформации, термической и термомеханической обработок. Меняя фазовый состав, величину, форму, распределение и дефектность кристаллов, можно широко варьировать и свойства Ж. с. Например, важнейшие при эксплуатации Ж. с. механические свойства изменяются в следующих пределах: твёрдость от 60 до 800 HB; предел прочности 2·104—3,5·106н/см2 (2·103—3,5·105 кгс/см2); относительное удлинение от 0 до 70%.
Лит.: Д. К. Чернов и наука о металлах, под ред. Н. Т. Гудцова, Л.—М., 1950; Бочвар А. А., Металловедение, 5 изд., М., 1956; Лившиц Б. Г., Металлография, М., 1963; Тыркель Е., История развития диаграммы железо – углерод, пер. с польск., М., 1968; Бунин К. П., Баранов А. А., Металлография, М., 1970.
К. П. Бунин.
Рис. 2м. Типичные структуры железоуглеродистых сплавов. Ковкий чугун (включения графита в ферритной основе). Увеличено в 150 раз.
Рис. 2и. Типичные структуры железоуглеродистых сплавов. Белый доэвтектический чугун (эвтектический монолитный цементит и перлит). Увеличено в 500 раз.
Рис. 2б. Типичные структуры железоуглеродистых сплавов. Сталь с 0,65% С (сетка феррита и перлит). Увеличено в 150 раз.
Рис. 2г. Типичные структуры железоуглеродистых сплавов. Сталь с 0,91% С (сфероидизированный цементит в феррите). Увеличено в 500 раз.
Рис. 2д. Типичные структуры железоуглеродистых сплавов. Сталь с 1,18% С: сетка и пластины цементита (светлые) в перлите. Увеличено в 150 раз.
Рис. 2е. Типичные структуры железоуглеродистых сплавов. Сталь с 0,85% С (пластины мартенсита и остаточный аустенит). Увеличено в 500 раз.
Рис. 2к. Типичные структуры железоуглеродистых сплавов. Белый доэвтектический чугун: дендриты первичного аустенита (и ледебурит). Увеличено в 150 раз.
Рис. 2з.Типичные структуры железоуглеродистых сплавов. Серый чугун с шаровидным графитом на ферритной основе.
Рис. 2ж. Типичные структуры железоуглеродистых сплавов. Серый чугун: разветвленные пластины графита (тёмные) и зёрна феррита.
Рис. 2а. Типичные структуры железоуглеродистых сплавов. Сталь с 0,15% С: зёрна феррита (светлые) и участки перлита (тёмные). Увеличено в 150 раз.
Рис. 1б. Диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов: состояние метастабильных равновесий.
Рис. 2л. Типичные структуры железоуглеродистых сплавов. Белый заэвтектический чугун (пластины первичного цементита и ледебурит). Увеличено в 150 раз.
Рис. 1в. Диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов: состояния с двойными линиями.
Рис. 1a. Диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов: состояние стабильных равновесий.
Рис. 2в. Типичные структуры железоуглеродистых сплавов. Сталь с 0,8% С (пластинчатый перлит). Увеличено в 500 раз.
