Как видно из этого обзора исследований, проведенных в 1868—1886 гг., целый ряд факторов указывал на то, что при определенных температурах в железе и стали происходят внутренние физические изменения (а может быть и химические), которым сопутствуют тепловые эффекты и изменения физических свойств. Однако увязать эти факты, взаимно упорядочить и сделать из них выводы относительно положения критических точек и причин, вызывающих эти изменения, было делом нелегким. Эти исследования были по большей части чисто качественными, а не количественными. Не имея возможности измерить высокие температуры, ученые, помимо Пионшона и Ле Шателье, определяли их приблизительно (на глаз) по цвету каления. Они вообще, за исключением Пионшона, не проводили химического анализа исследуемых проб, в связи с чем было трудно правильно определить роль углерода в наблюдаемых изменениях. Упорядочить накопленный фактический материал, выяснить внешние противоречия и определить роль углерода в этих изменениях путем тщательного определения положения критических точек в пробах с известным химическим составом взялся в конце 1866 г. французский исследователь Осмонд [146, 157, 172], который таким путем хотел подтвердить свою, выдвинутую годом раньше гипотезу об аллотропии железа [128].
V. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСМОНДОМ КРИТИЧЕСКИХ ТОЧЕК И УСТАНОВЛЕНИЕ АЛЛОТРОПИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ СПЛАВОВ ЖЕЛЕЗА С УГЛЕРОДОМ
В 1885 г. вышла в свет работа Осмонда и Верта [128], посвященная исследованиям структуры стали и видам углерода в стали. В этой работе уже решительно была выдвинута гипотеза об аллотропии железа. Аллотропия не была новым понятием. Оно было введено в 1841 г. Берцелиусом [57] для тел, которые при одинаковом химическом составе обладали разными свойствами. Это понятие, однако, не было точно определено, что влекло за собой разнородное толкование «разных свойств», в связи с чем термин «аллотропия» в 19 в. охватывал изомерию, полимерию и полиморфизм [102]. До Осмонда многие труды [115] были посвящены исследованию аллотропии некоторых элементов: Шарль Сент-Клер Девиль, Дюма, Вертело, Митчерлих исследовали аллотропию серы; Копп, Шреттер, Труст и Хаутефюиль, Лемуан — аллотропию фосфора; Генри Сент-Клер Девиль и Велер — аллотропию бора и кремния.
Гипотеза Осмонда и Верта гласила, что железо является элементом полиморфным, подобно сере или кремнию, и может быть в двух аллотропических модификациях α и b. α-железо наблюдается в стали, медленно охлажденной, оно мягкое, в то время как b-железо твердое и хрупкое и образуется самопроизвольно при определенной критической температуре или искусственно в результате пластической деформации при температуре ниже красного каления. Быстрое охлаждение и присутствие углерода затрудняет переход разновидности b в разновидность α.
Доводы, на которые опиралась эта теория Осмонда и Верта [128], не были, однако, достаточно убедительными (это были в основном результаты калориметрических опытов). Поэтому новая теория была встречена современными учеными с недоверием.
Чтобы получить больше веских доказательств в подтверждение своей гипотезы об аллотропии железа, Осмонд начал систематическое изучение критических точек сплавов железа с углеродом. Результаты этих опытов он опубликовал в 1887 г. в своем классическом труде [146]. Поскольку внутренним превращениям, происходящим в сплавах железа с углеродом, сопутствовали, как утверждало большинство предыдущих исследователей, тепловые эффекты, Осмонд использовал в своих исследованиях термический метод. Тщательные исследования Осмонда стали возможны благодаря созданному в 1886 г. Ле Шателье [143] прибору для измерения высоких температур — термоэлектрическому пирометру.
Примененный метод основывался на наблюдении процесса остывания или нагревания сплавов во времени, причем Осмонд опирался главным образом на процесс остывания, так как осуществление равномерного нагревания было практически трудно, а полученные результаты поэтому менее точны.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.