Быстрое развитие металлографии в направлении, намеченном на конгрессе в Чикаго Осмондом, подняло науку о металлах на новый, более высокий уровень. Благодаря металлографии, которая наряду с термическим методом стала вторым основным методом металловедческих исследований, в конце прошлого столетия появились многочисленные диаграммы состояний металлических систем, в том числе довольно полная диаграмма системы железо — углерод. Микроскопические наблюдения, проведенные исследователями, показывали, что свободноохлажденные сплавы железа с углеродом никогда не представляют собой однородной массы, а состоят из определенных структурных составляющих. Результаты этих наблюдений служили, таким образом, подтверждением и расширением выводов, которые вытекали из проводимых в то же самое время химических исследований.
Говоря об определении структурных составляющих сплавов железа с углеродом, надо вспомнить о работе Бреанта [46] 1823 г., который, исследуя (без микроскопа) дамасскую сталь, первый высказал взгляд, что узор, получающийся при травлении дамасской стали, является результатом того, что сталь благодаря хорошо подобранным условиям затвердевания содержит две различные структурные составляющие с разным количеством углерода и с разной твердостью. В результате проведенных в 1878—1882 гг. микроскопических исследований Мартенс [107, 114, 118]определил три основные структурные составляющие чугунов: графит, свободное железо (freis Eisen) и связанное железо (gebundenes Eisen) и заявил, что эти составляющие легко распознавать, если употреблять для травления любые из используемых реактивов.
В 1885 г. Веддинг [129], проводя микроскопические исследования рельсовой стали, установил, что она содержит две разные структурные составляющие. Одну из них, имеющую на травленом шлифе вид многосторонних ячеек, он назвал «кристаллическим железом» (Kristalleisen, crystal iron), а другую в виде сетки— «однородным железом» (Homogeneisen, homogeneous iron). Он утверждал, что эта сетка бывает временами тверже ячеек (в цементированных сталях) и выступает на шлифе над поверхностью ячеек, а временами мягче их (в обезуглероженных сталях) и тогда ячейки выступают выше сетки. Таким образом, Веддинг названием «однородное железо» охватывал одновременно две разные структурные составляющие: ту, которую мы сегодня называем ферритом, и ту, которую сегодня называем вторичным цементитом.
В 1886—1887 гг. вышли в свет два классических труда Сорби [139, 148], которые легли в основу наших современных взглядов на структуру медленно охлажденных сплавов железа с углеродом. Сначала Сорби использовал небольшие увеличения (до 50—60 раз), поскольку, по его мнению, двухсоткратное увеличение (максимально возможное в то время) не вносило принципиально ничего нового по сравнению с пятидесятикратным увеличением, а освещение рисунка было хуже. Поэтому он считал, что все видимое при увеличении в 50 раз (или в большем масштабе при увеличении в 200 раз) является окончательной структурой (ultimate structure). Это мнение оказалось ошибочным с момента использования в 1885 г. большого увеличения — в 650 раз. Изучение при большем увеличении не показало ничего нового в структуре железа, а также очень твердого элемента белого чугуна и цементированной стали. Однако при этом увеличении Сорби увидел совершенно иного рода структуру в стали и серых чугунах, которая до этого казалась однородной и темной. Выяснилось, что эта структурная составляющая является смесью, состоящей попеременно из двух видов тонких Пластинок разной твердости. Поскольку эта составляющая вследствие своего строения давала световые рефлексы, напоминающие жемчужную массу, Сорби назвал ее «жемчужной «составляющей» (pearly conttituent). Сорби высказал также предположение, что имеющиеся в ней твердые пластинки (более тонкие, чем мягкие) являются углеродом, химически связанным с железом, а мягкие пластинки являются чистым железом. В пользу такой трактовки сущности твердых пластинок, по мнению Сорби, говорил тот факт, что этих пластинок в чистом железе не было, а с ростом содержания связанного углерода их появлялось все больше. Поскольку правильность строения «жемчужной составляющей» указывала на то, что она не является случайной смесью двух различных веществ, Сорби утверждал, что «жемчужная составляющая» возникает из определенного химического соединения, которое кристаллизируется при затвердевании сплава, а затем при охлаждении распадается на чистое железо и другое, очень твердое соединение железа с углеродом.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.