ПРОБЛЕМАГЕНЕЗИСАИСТАБИЛЬНОСТИГРАФИТА.
ИССЛЕДОВАНИЯКАРПЕНТЕРАИКИЛИНГА (1904 г.).
ВТОРАЯДИАГРАММАРООЗЕБУМА (1904 г.)
Хотя проблема генетических отношений между карбидом железа и графитом обнаружилась со всей отчетливостью и побудила начать исследования в этом направлении только в связи с дискуссией о данной Роозебумом [270] реакции образования карбида (вдоль линии EFH), в некоторых значительно ранее проведенных экспериментальных исследованиях эта проблема уже поднималась.
Еще в 1857 г., когда химическая формула карбида железа еще не была установлена, Троост и Ойтерфеиль [99] провели калориметрические опыты, целью которых было определение теплового эффекта, связанного с образованием этого карбида. Из очень чистого шведского белого чугуна они изготовили два сплава: белый чугун (отливка в кокиль) и серый чугун. Действуя затем на полученные сплавы хлористой ртутью, они определили калориметрически, что при растворении белого чугуна выделяется 861 кал, а при растворении серого чугуна — 854 кал.
Разница тепловых эффектов является теплом образования карбида, т. е. карбид — эндотермическое соединение. Эндотер-мичность карбида железа подтвердили работы Муассана [236] и калориметрические опыты Кэмпбелла [276],
Эндотермичность карбида железа означала, что при понижении температуры он имеет тенденцию к распаду. В 1881 г. Форкиньон [116] провел очень разносторонние и тщательные исследования процесса графитизации, в результате которых установил, что карбид, заключающийся в белом чугуне и в сталях с большим содержанием углерода, при всех высоких температурах подвергается распаду, выделяя графит, и что при каждой температуре остается в конце концов столько химически связанного углерода, сколько соответствует максимальной растворимости при данной температуре. Распад карбида при высоких температурах и выделение графита установлены также в работах Милиуса, Форстера и Шена [233], а также Санитера [243], проведенных в 1896—1897 гг. В 1897 г. Ройстон [242] пытался установить отношения между углеродом и железом при высоких температурах и также подтвердил, что цементит при нагревании подвергается распаду, выделяя графит; однако, чтобы выделение графита могло произойти, содержание углерода в сплаве, по Ройстону, должно превышать 0,9%.
Из работ, проведенных в этом направлении после опубликования диаграммы Роозебума, особенного внимания заслуживают исследования Тиеманна [285] 1901 г. Целью исследований Тиеманна было изучение явления графитизации в свете диаграммы Роозебума и особенно проверка данной Роозебумом реакции образования карбида при температуре 1000°С. Исследования Тиеманна не подтвердили изменения структуры, соответствующей предположениям Роозебума. Однако важнейшим достижением работы Тиеманна было утверждение, что при очень малом содержании кремния в сплаве карбид железа распадается очень медленно.
Шарпи и Грэне [287], также под влиянием работы Роозебума, проводили исследования процесса графитизации и установили, что стабильной формой углерода является графит, а не цементит. Результаты опытов Тиеманна, Шарпи и Грэне противоречили взглядам Роозебума на отношения между графитом и карбидом.
Под влиянием диаграммы Роозебума английские ученые Карпентер и Килинг [302] начали широкие термические исследования, целью которых была проверка взглядов Роозебума на процесс затвердевания сплавов Fe—С, причем главным образом речь шла о подтверждении существования введенной Роозебумом линии конца затвердевания Аа (солидуса) со стороны твердого раствора. Для своих опытов они использовали 38 очень чистых по тем временам (менее 0,16% Si, следы Мn) сплавов Fe—С, содержащих от 0,01 до 4,50% С и приготовленных специально для этой цели из шведского железа, белого шведского чугуна и графита. Ход затвердевания авторы исследовали обычным термическим способом, а для изучения превращений в твердом состоянии использовали введенный Робертс-Аустеном дифференциальный метод. С помощью кривых охлаждения Карпентер и Килинг обнаружили несомненную, по их мнению, линию конца затвердевания Аа, предложенную Роозебумом, однако признали, что эта линия не была ими еще достаточно точно установлена. Результаты опытов Карпентера и Килинга представлены с помощью точек на рис. 21. Для сравнения здесь также нанесена диаграмма Роозебума. Опыты Карпентера и Килинга не уточнили, однако, введенную Роозебумом-линию гипотетического возникновения цементита (EFH).
Как видно на рис. 21, эти авторы обнаружили еще два тепловых эффекта, значение которых они не сумели объяснить, один — при температуре, соответствующей приблизительно линии МО, другой — ниже А1 при температуре около 600°С, что соответствовало бы данному Робертс-Аустеном (см. рис. 15) магнитному изменению Аr0.
В результате дискуссии, развернувшейся вокруг диаграммы Роозебума, этот автор пришел к убеждению, что предложенная им реакция образования карбида не может иметь места и что более стабильной фазой должен быть графит, а не карбид. В 1904 г. Роозебум [310] опубликовал свою вторую диаграмму состояний Fe—С, представленную на рис. 22. Идя по указаниям Ле Ша-телье и Стенсфилда, он уже совершенно отчетливо отделял стабильную систему от нестабильной; стабильная система (графитная) обозначена на диаграмме непрерывной линией.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.