Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
При температуре 1401° С і'-Fe превращается в б-Fe, кристаллизующееся снова в форме центрированного куба, которая сохраняется до температуры плавления железа 1539° С. Химическое соединение железа с углеродом (карбид железа) Fe3C называется цементитом. Химически чистое железо серебристо-белого цвета, пл. 7890 кг/м3. Оно обладает высокой теплопроводностью, электропроводностью, магнитной проницаемостью, высокой пластичностью, хорошо куется, штампуется, прокатывается и сваривается.
На основе железа получают разнообразные сплавы, широко применяемые в технике. Расход железа и его сплавов в настоящее время составляет по массе около 92—93% от общего расхода всех применяемых металлов. Большое зпаче-
ниє получили сплавы железа, содержащие углерод. На рис. 48 показаны фазовые и структурные превращения в железоуглеродистых сплавах с изменением температуры (диаграмма состояния железо — углерод). Все сплавы железа и углерода при температурах выше кривой ACD находятся в жидком состоянии. Эта кривая показывает зависимость температуры начала кристаллизации сплавов от содержания в них углерода. Ниже кривой AECF все сплавы находятся в твердом состоянии. Эвтектика железоуглеродистых сплавов, содержащая 4,3% углерода, затвердевает при 11300 C1 она называется ледебуритом и представляет механическую смесь зерен: выше 723° С аустенита с цементитом, ниже 723° С перлита с цементитом. Сплав с содержанием 6,67% углерода соответствует цементиту Fe3C Точка E (при 1130° С) на диаграмме соответствует предельной раство-
723 Феррит Феррит
(третичный)\°№ ґ '0,00В
Ауст. мреррт
Муотенит цементиті (Вторичный)'
Цементигр
'перлитЩ+лерлцт
_^Аустенит меде5урит
+цементит^ (вторичный)
1
Перлит X ледебурит цементит (Втари чныи)
+
Цементит^ (первичный)
ледед~урит
,ЛедеВурит цементит (первичный)
0,в3 Z,0 4,3
Содержание углерода, %
F
К
6,67
Рис. 48. Диаграмма состояния системы железо — цементит
римости углерода в твердом железе (2% С). При 723° С и содержании углерода 0,83% точка О называется эвтектоидной, так как здесь в отличие от эвтектики образуется сплав не из жидкого металла, а из твердого раствора аустенита при переходе Y-Fe в a-Fe. Этот сплав, как и эвтектический, имеет строго определенный состав (0,83% С) и самую низкую температуру образования (723° С). Он представляет собой механическую смесь зерен цементита и феррита и называется перлитом.
В процессе охлаждения сплавов y-Fe при 723° С переходит в a-Fe с выделением свободного цементита. Поэтому весь аустенит распадается на механическую смесь — перлит. При нагревании процесс идет в обратном направлении. При 723° С a-Fe переходит в y-Fe, в котором растворяется углерод, содержащийся в сплавах с образованием твердого раствора — аустенита. Линия PK называется линией перлитного или аустенитного превращения. На диаграмме показаны также структуры всех промежуточных сплавов. Сплавы с содержанием углерода До 2,0% называются сталями, с большим содержанием углерода — чугунами. Если в чугуне значительная часть углерода химически связана с железом в виде Fe3C, то такой чугун называется белым. При медленном охлаждении расплавленного чугуна часть Fe3C распадается с выделением свободного углерода (графита). Такой чугун называется серым. Диаграмма состояния в этом случае несколько меняется. Белый чугун обладает большой твердостью, но хрупок и
поэтому не обрабатывается на станках Он идет в передел на сталь. Серый чугун более мягкий, менее хрупкий и хорошо обрабатывается на станках.
Руды и способы их переработки. Полезное ископаемое (горная порода), содержащее ценные металлы в количествах, допускающих их извлечение при современных технико-экономических условиях, называется рудой. Чаще всего руды представляют собой совокупность различных минералов, причем минерал, содержащий извлекаемый металл, называется рудным, а все остальные—пустой породой. По добываемому металлу руды называют железными, медными, свинцовыми, медноникелевыми, свинцовоципковыми и т. п. Руды, из которых извлекают несколько металлов, часто называют полиметаллическими. Соответственно составу рудных минералов руды называют сульфидными, окисленными и самородными. К окисленным относятся руды, в которых извлекаемый металл находится в виде окислов или других кислородсодержащих минералов — силикатов, карбонатов и т. п. Медные, свинцовые и цинковые руды преимущественно являются сульфидными рудами, в которых металл связан с серой (CuFeS2 халькопирит, PbS галенит, ZnS сфалерит и др.). Железные руды относятся к группе окисленных руд.
Самородными рудами называются руды, содержащие природные сплавы металла. К ним относятся, например, руды, содержащие золото. Пустая порода, входящая в состав руды, обычно содержит кварц, силикаты, глинозем, барит, пирит, окислы железа и т. п. Руды считаются кислыми, если пустая порода содержит преимущественно кремнезем SiO2, основными, если пустая порода состоит, главным образом, из CaO1 MgO1 FeO, и средними, в которых соотношение основных соединений и кремнезема примерно соответствует содержанию их в шлаках, получаемых при переработке данной руды.
