Будучи яростным противником аллотропической теории, Арнольд [220] не соглашался со взглядами Осмонда, что углерод в стали выше температуры Аr1или в закаленной стали находится в «свободном» виде, растворенный в массе железа. Он утверждал, что в этом случае углерод тоже химически связан с железом, хотя это соединение гораздо больше разбавлено железом, чем Fe3C. Это якобы очень твердое, не стабильное при комнатной температуре соединение железа с углеродом Арнольд назвал подкарбидом (subcarbide) и приписал ему формулу Fe24C, что соответствовало содержанию около 0,89% С. На гипотезе существования этого подкарбида Арнольд построил свою теорию закалки стали. Существующий выше Аr1подкарбид должен был при медленном охлаждении разлагаться при температуре Аr1на железо и Fe3C, а при закалке сохраняться. При отпуске закаленной стали нестабильный подкарбид должен был при температуре около 400° С разлагаться на железо и карбид Fe3C. Свою теорию Арнольд подтверждал главным образом тем, что больше всего тепла выделяется в точке Аr1при охлаждении стали, содержащей 0,89% С т. е. такой, состав которой соответствует соединению Fe24C и которая в связи с этим во всей своей массе может создавать этот подкарбид.
В том же 1894 г. голландские ученые Беренс и Линге [205] провели химические исследования углерода в стали, полученной путем цементации (Cementstahl). Они пришли к выводу, что углерод растворяется в железе и равномерно распределяется только при высокой температуре, а по мере остывания большая его часть выделяется в виде твердого карбида с вероятным составом Fe3C. Проведенный Линге химический анализ показал, что этот карбид содержит 6,6% С.
Несмотря на то, что исследования, проведенные известными учеными в 1883—1895 гг., подтверждали существование карбида железа, отвечающего формуле Fe3C, некоторые ученые относились к этому с большой осторожностью. Так, немецкий ученый Веддинг [188] в своем учебнике металлургии в 1891 г. высказал серьезные сомнения в действительном существовании карбида Fe3C в сплавах железа с углеродом. Еще через 4 года австрийский химик Донат [222] высказал сомнения в том, что этот карбид имеет определенный химический состав.
В связи с существованием столь различных взглядов на карбид железа немецкие химики Милиус, Форстер и Шен [238] провели в 1896 г. серьезные исследования, целью которых было выяснение состава стали, а также того, является ли элемент, содержащий связанный углерод (карбид), определенным химическим соединением. В своих исследованиях они использовали как электролитическое растворение (метод Вейла), так и растворение в разбавленных кислотах. Выделенное вещество содержало в зависимости от сорта стали или от рода используемой кислоты от 6,44 до 6,71% С, т. е. приблизительно всегда соответствовало формуле Fe3C. Широкие исследования Милиуса, Форстера и Шена не дали ничего принципиально нового; их результаты были скорее подтверждением выводов, к которым пришли их предшественники. Но они окончательно убедили, что отожженная сталь является смесью кристаллического железа и кристаллического карбида железа и что карбид железа — это определенное химическое соединение с формулой Fe3C, аналогичное карбиду марганца Мn3С, значительно ранее открытому Трустом и Хаутефюилем [99]. Эти исследователи подтвердили также, что в закаленной стали совсем нет карбида или очень мало его.
Результаты исследований Милиуса, Форстера и Шена развеяли последние сомнения относительно существования в сталях карбида железа Fe3C.
В следующем 1897 г. Муассан [236] устновил, что карбид, содержащийся в белом чугуне, тождествен карбиду, содержащемуся в стали; он соответствует формуле Fe3C и содержит около 6,66% С.
В результате работ Абеля и Диринга [119], Мюллера [156], Осмонда и Верта [128], Арнольда и Рида [203], Милиуса, Форстера и Шена [238], а также Муассана [236] формула Fe3C карбида железа, образующегося в сплавах Fe—С, была окончательно установлена. Открытым остался вопрос, существуют ли, помимо Fe3C, другие карбиды железа.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.