Появление перитектической части диаграммы железо-углерод

XVI. ПОЯВЛЕНИЕ ПЕРИТЕКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ДИАГРАММЫ ЖЕЛЕЗО — УГЛЕРОД

Все существовавшие до тех пор диаграммы полностью не учитывали четвертого, по понятиям того времени, аллотропического превращения железа (γ),устойчивого при очень высоких температурах, близких к температуре плавления железа. На эту неполноценность диаграммы обращал внимание еще в 1908 г. Аптон [358].

Первое упоминание о существовании превращения железа выше температуры 1200° С мы встречаем в работе Болла [169] 1890 г. Этот автор обнаружил значительные различия в механических свойствах двух сортов стали, содержащих 0,12 и 0,13% С в зависимости от того, были ли они охлаждены после температур выше или ниже 1300° С. В дискуссии о работе Болла Осмонд [174] высказал предположение, что причиной этого явления может быть окисление. Осмонд подтвердил в сплавах с подобным составом тепловой эффект при температуре между 1290 и 1300° С и приписал его затвердеванию или плавлению окиси железа. В связи с такой позицией Осмонда Болл [174] провел дальнейшие исследования в восстановительной атмосфере, которые показали, что замеченная им критическая точка с возрастанием содержания углерода от 0,1 до 0,2% понижается до 1000° С, т. е. до температуры, лежащей ниже температуры плавления окиси железа. В результате этого Осмонд [183] признал, что совпадение «точки Болла» с температурой плавления окиси железа было только случайным и что здесь, очевидно, имеет место аллотропическое изменение, быть может, дальнейшая стадия изменения A_с3.

Поскольку позднейшие исследования в этом направлении показали, что температура превращения γ↔d с возрастанием содержания углерода очень сильно повышается, возникла проблема: считать или не считать Болла первооткрывателем аллотропического превращения γ↔d. Так, например, Рольстон [663] приписывал приоритет в открытии этого изменения Боллу. Решительно противоположную позицию занял Руер [450, 691], который подчеркивал, что исходя из того, что утверждал Болл [178], этого исследователя нельзя считать первооткрывателем превращения γ↔d; «точка Болла» при возрастании содержания углерода от 0 до 0,2% понижалась с 1300 до 1000° С, в то время как, по исследованиям Руера и Клеспера [450], температура превращения γ↔d под влиянием незначительной примеси углерода значительно поднимается. Не известно, какое явление было подоплекой воззрений Болла, тем не менее «точку Болла» нельзя, по мнению Руера, отождествлять с превращением γ↔d.

Не отрицая правильности этих суждений Руера, который считал, что приоритет в открытии превращения γ↔d принадлежит ему и его коллегам [429, 430, 450], надо признать, что историческая заслуга Болла в том, что он первый выдвинул гипотезу о существовании еще одного аллотропического превращения железа при высоких температурах, и эта гипотеза получила подтверждение в результате позднейших исследований, особенно исследований Руера и Клеспера [450].

В 1895 г. Кюри [221] в своей обширной работе о магнитных свойствах разных тел утверждал, что три температуре 1280° С наблюдается прерывистость в ходе изменения с температурой магнитной восприимчивости железа. Эту прерывистость Кюри приписывал аллотропическому превращению, обратному превращению в точке А₃, однако он делал это с большой осторожностью.

Подобную прерывистость, только при температуре 1395° С обнаружили в электролитическом железе в 1911 г. Вейс и Фокс [397], исследуя свойства ферромагнитных тел при высоких температурах. Результаты опытов Вейса и Фокса иллюстрирует рис. 40, на котором ось абсцисс представляет температуры, а ось ординат — величину, обратную магнитной восприимчивости. Эти иесдедователи также приписывали открытую прерывистость аллотропическому превращению. Температура превращения, данная Кюри, была более чем на 100° С ниже температуры, данной Вейсом и Фоксом, что объясняется главным образом тем, что Кюри тарировал свою термопару, опираясь на значительно заниженную температуру плавления палладия (он считал ее равной 1500° С, в то время как Вейс и Фокс считали, что она составляет 1587°С).

Наблюдения за природой магнетизма как Кюри, так и Вейса и Фокса хотя и не были, с современной точки зрения, совсем правильными, повсеместно признаны как доказательство существования аллотропического превращения. Помимо магнитных явлений на существование такого превращения указывали также и термические исследования.