CC BY
23
Т. И. Тихоновъ.
ЕЯ ЗАДАЧИ.
Паровая типо литографія П
ТОМСКЪ.
И. Маку шина, Благовѣш. neD., собств. л■
Металлографія и ея задачи.
Т. И. ТИХОНОВЪ.
Изслѣдованія структуры металловъ подъ микроскопомъ создали новую отрасль науки, извѣстной подъ названіемъ металлографіи. Первыя работы въ этомъ направленіи были сдѣланы англійскимъ металлургомъ Сорби въ 1864 году, а затѣмъ въ 1878 году проф. Martens опубликовалъ свои микроскопическія изслѣдованія желѣза и стали. Въ 1880 году Барба ввелъ микроскопъ на заводѣ Крезо и положилъ такимъ образомъ первый толчекъ трудамъ Осмонда, котораго, по справедливости, можно назвать основателемъ современной металлографіи. Въ настоящее время металлографія выходитъ уже изъ чисто научныхъ рамокъ и все болѣе и болѣе распространяется на заводахъ и безспорно является хорошей помощницей химическаго анализа и механическихъ испытаній.
Металлографія главнымъ образомъ преслѣдуетъ слѣдующія двѣ задачи:
1) Опредѣленіе отдѣльныхъ составныхъ частей сплавовъ (по виду строенія), опредѣленіе ихъ химическихъ и физическихъ свойствъ, а также и назначенія; изученіе зависимости между этими послѣдними факторами и свойствами металла въ цѣломъ.
2) Опредѣленіе тѣхъ измѣненій въ строеніи, которыя вызываются различною обработкою сплавовъ (нагрѣваніемъ, закалкою и мех. обработкою вообще).
Для разрѣшенія вышеозначенныхъ задачъ сначала пользовались всѣми способами физической химіи, norm она давала возможность дѣлать какія либо заключенія относительно внутренняго строенія сплава, но для металлографіи въ настоящее время болѣе цѣнны тѣ указанія, которыя даетъ микроскопъ, а также и изслѣдованія обстоятельствъ застыванія сплавовъ. Обѣ эти вѣтви металлографіи можно назвать микроскопіей и кріоскопіей; послѣднее названіе употребляется въ физической химіи для ученія о застываніи растворовъ солей.
Изготовленіе металлическихъ шлифову. Обратимся сначала къ микроскопіи желѣза. Излюбленнымъ въ петрографіи способомъ наблюде-
нія подъ микроскопомъ, при помощи проходящаго черезъ тонкія шлифы свѣта,—здѣсь, вслѣдствіе непрозрачности тонкихъ пластинокъ металла, пользоваться нельзя; поэтому для изслѣдованія подъ микроскопомъ желѣзо должно имѣть полированную поверхность, чтобы можно было пользоваться отраженнымъ свѣтомъ. Приготовленіе полированной поверхности металла—одна изъ самыхъ трудныхъ и хлопотливыхъ задачъ при изслѣдованіи металловъ подъ микроскопомъ, но вмѣстѣ съ тѣмъ отъ приготовленія хорошихъ шлифовъ цѣликомъ зависятъ успѣхъ и вѣрность результатовъ.
Раньше, чфмъ приступить къ изложенію способовъ самой полировки, считаю не лишнимъ сдѣлать нѣсколько замѣчаній по поводу полирующихъ веществъ, употребляемыхъ при изготовленіи шлифовъ. Самымъ удобнымъ и употребительнымъ веществомъ для полировки шлифа служитъ обыкновенный продажный наждака, въ порошкѣ, но только послѣ промывки и тщательной сортировки посредствомъ отмучиванія. Инженеръ А. Ржешотарскій *) при своихъ работахъ примѣнялъ очень простой способъ отмучиванія, состоящій въ слѣдующемъ: въ бутыль вмѣстимостью отъ J—2 литровъ, наполненную водой, помѣщаютъ одинъ фунтъ мелкозернистаго наждаку, затѣмъ жидкость взбалтываютъ и оставляютъ на нѣкоторый періодъ въ покоѣ, чтобы грубыя части наждака отложились бы на днѣ. Послѣ этого осторожно сливаютъ жидкость въ другой сосудъ и, давъ ей отстояться въ теченіе нѣкотораго времени, снова переливаютъ ее въ новый сосудъ, и т. д. Повторяя эту операцію 5—6 разъ, получаютъ нѣсколько сортовъ наждака различной мелкости, которые затѣмъ или осторожно просушиваютъ въ водяной банѣ при температурѣ не выше 70°, иначе частицы наждака снова собираются въ крупинки, или просто оставляютъ наждакъ въ растворѣ воды, но только дѣлаютъ помѣтки на банкахъ 1, 2... сообразно съ мелкостью порошка.
Мартенса. **) раздѣленіе наждачнаго порошка производитъ нѣсколько. иначе, а именно: Ѵг фунта наждачнаго порошка смѣшиваютъ съ водою въ фарфоровой ступкѣ, чтобы получитъ жидкое тѣсто. Затѣмъ тѣсто смываютъ въ другой сосудъ, прибавляютъ ‘/г литра воды и послѣ сильнаго размѣшиванія выливаютъ въ особый раздѣлитель (Фиг. А. таб. V). Раздѣлитель состоитъ изъ бутыли А безъ дна, заткнутъ снизу пробкой, черезъ которую проходитъ латунная трубка В, снабженная на верхнемъ концѣ блюдечкомъ. Когда жидкость въ сосудѣ А нѣсколько отстоится и грубыя частицы наждака осядутъ на дно, то
*) А. Ржешотарскій. Микроскопическія изслѣдованія желѣза. Стр. 9. 1898 г.
**) Стед-ь. Методъ изготовленія полированныхъ поверхностей. Артиллерійскій журналъ, 1895 № 11.
трубку съ блюдечкомъ опускаютъ внизъ и переливаютъ смѣсъ въ нижній сосудъ С; отстоявшійся наждакъ сушатъ и берутъ для полировки.
Для изготовленія самому ассортимента наждачной бумаги слѣдуетъ просушенные и полученные вышеозначеннымъ способомъ сорта наждака развести въ альбуминовомъ клеѣ, который употребляется для изготовленія чувствительныхъ пластинокъ, и такую смѣсь намазать посредствомъ кисточки на листы прочной бумаги.
Проф. Неун при своихъ работахъ примѣняетъ покупную наждачную бумагу завода Hubert въ Парижѣ слѣдующихъ номеровъ: 000, 00, 0, 1“ 1, 1°, 2 и 3.
Кромѣ наждака иногда для полировки употребляютъ крокусъ („крокусъ для стали“ и „крокуса, для золота“), „вѣнскуюизвесть“ и самые высокіе номера (50—60) порошкообразнаго карборѵндума. Наконецъ надо замѣтить, что всѣ полирующія вещества надо сохранять вч, закрытыхъ сосудахъ, чтобы частицы комнатной пыли, а тѣмъ болѣе заводской, ни вч, коемъ случаѣ не попадали бы къ нимъ. Подлежащая полировкѣ площадь металла не должна имѣть большихъ размѣровъ (ѴОѴ.. и V1 Cjcm/cm), ибо очень трудно полировать большую поверхность; сначала поверхность дѣлается гладкой и ровной обыкновенными средствами, а затѣмч, обрабатывается наждачной бумагой разной груп-ности, наклеенной на вращающіеся деревянные кружки, до тѣхъ поръ, пока на поверхности шлифа совсѣмъ, не будетъ рисокъ. Слѣдующая обработка шлифа производится на обтянутыхъ сукномъ деревянныхъ, шайбахъ, посредствомъ тончайшаго порошка и воды, причемъ, при нѣкоторомъ навыкѣ, можно получить совершенно зеркальную поверхность, неимѣющую никакихъ рисокъ. Обработанная такимъ образомъ поверхность очень рѣдко даетъ возможность видѣть строенія металла подъ микроскопомъ, а потому она должна подвергнуться еще дальнѣйшей обработкѣ, которая можетъ быть сдѣлана по 3 существенно различнымъ способамъ, по каждому въ отдѣльности или послѣдовательно одинъ за другимъ.
а) „Рельефная“ полировка (введена Sorby и значительно усовершенствована ОзшоікГомъ, Martens’oMb и Weddiiig’oMrb). Шлифъ полируется далѣе при слабомъ надавливаніи мягкой резиной или пергаментомъ, посыпанными немного крокусомъ или очень мелкимъ, наждакомъ. Болѣе твердыя составныя части шлифа больше противостоятъ работѣ эластичной полирующей поверхности, чѣмъ мягкія, и выступаютъ въ видѣ рельефовъ *) (Фиг. 8. Т. 1.9, 10 и 12. Таб. II. 18 и 19. Т. III).
*) Возвышенныя части шлифа легко можно отличить, если помнить, что со стороны обратной направленію луча свѣта у возвышенныхъ частей шлифа всегда имѣется черная полоса—тѣнь.
б) Полировка съ протравой (введена ОэтопсГомъ). Шлифъ, приготовленный согласно пункту а, полируютъ еще дальше при помощи резины или пергамента съ прибавкою къ водѣ лакричнаго экстракта или сахара, при этомъ нѣкоторыя составныя части строенія шлифа получаютъ окраску, что даетъ большую возможность еще большихъ различій. Но различное окрашиваніе составныхъ частей шлифа можно получить не только окисленіемъ шлифа, но и путемъ нагрѣва послѣдняго, если только составныя элементы сплава въ различной степени подвержены окисленію; такъ, напр., бываетъ при нагрѣваніи шлифа изъ сплавовч, мѣди и серебра,—составныя части шлифа съ большимъ содержаніемъ серебра остаются блестящими, тогда какъ другія, съ большимъ содержаніемъ мѣди, пріобрѣтаютъ различныя цвѣта окрашиванія.
Примѣчаніе. Лакричный корень извѣстенъ въ продажѣ подъ названіемъ coco (коко), и экстрактъ изъ него приготовляется слѣдующимъ образомъ: 10 грам. мелкораздробленнаго корня намачиваются въ продолженіе 4-хъ часовъ въ 100 грам. воды и затѣмъ настойка фильтруется. Настой на третьи сутки уже начинаетъ бродить и годенъ въ употребленію.
Сахарную воду проф. Heyn приготовляетъ такого состава: 10 грам. сахара на 100 грам. холодной воды,
в) Протрава. Отполированный на сукнѣ шлифт» очищается хорошенько отъ жира и кладется въ ванну съ протравой. Это или растворъ іода въ іодистомъ кали и водѣ, или очень слабая азотная кислота, или сильно разбавленная спиртомъ соляная кислота, или бромная вода, или простая вода съ нѣсколькими каплями салициловой кислоты въ алкоголѣ и т. п. реактивы. Благодаря протравѣ получается нѣкоторое измѣненіе въ окраскѣ шлифа, и рельефъ послѣдняго становится болѣе отчетливымъ (Фиг. 1 и 3. Т. I. 15. Т. II. 26, 27 и 31. Т. 1Y).
Примѣчаніе. Wedding *) для промывки шлифовъ предлагаетъ цѣлый рядъ различныхъ жидкостей. Сначала шлифъ промывается въ водѣ, потомъ въ хлороформѣ, тщательно очищая кистью всѣ ямки и поры шлифа отъ случайно оставшагося крокуса или наждака. Затѣмъ шлифъ поочередно на короткій періодъ времени погружается въ слѣдующія жидкости:
1) Смѣсь хлороформа съ алкоголемъ (1:1).
2) Хлороформъ.
3) Сѣрнистый эфиръ.
4) Алкоголь.
ШІ Wedding. Eisenhüttenkunde B. I. S. 867,
б) Смѣсь алкоголя съ водой (1:3).
5). Дистиллированная вода.
Если образецъ, вынутый изъ дистиллированной воды, ровно покрытъ водою, то его опускаютъ въ вытравляющую жидкость. Если же на поверхности шлифа вода собирается каплями, то это доказываетъ, что поверхность шлифа еще не чиста, и шлифъ надо снова промыть. Если образецъ хотятъ разсматривать подъ микроскопомъ безъ вытравки въ кислотѣ, то, послѣ вынутія изъ дистиллированной воды, его надо снова погрузить вч, жидкость № 5, а затѣмъ въ № 4 и на нѣсколько секундъ въ № 3. Погружать шлифъ въ кислоту надо щипчиками (а не руками, которыя всегда оставляютъ сальныя пятна) и не глубже, какъ на 1 — 2 ст. ниже уровня жидкости (при такомъ погруженіи шлифа въ кислоту можно легко наблюдать черезъ лупу появленіе узора на шлифѣ). А. Ржешотар-скій *) совѣтуетъ для протравы твердыхъ сортовъ желѣза брать 2°/0 азотной кислоты и 4°/0 растворъ для мягкихъ сортовъ желѣза, погружая образцы на 10—15 секундъ. Для очень нѣжной вытравки онъ совѣтуетъ брать на стаканъ воды только 5—10 капель азотной кислоты.
Вытравленные образцы необходимо держать въ сухомъ и защищенномъ отъ пыли мѣстѣ. Лучше всего завертывать каждый образчикъ въ оловянную бумагу и хранить вч, закрытомч, помѣщеніи въ присутствіи ѣдкаго кали или просто хранить подъ стекляннымъ колпакомч, въ присутствіи сѣрной кислоты.
Приготовленный такимч, образомч> шлифч, для дальнѣйшихъ наблюденій и фотографированія закрѣпляется въ микроскопъ. Освѣщеніе предмета для микроскопическихъ наблюденій и фотографированія достигается слѣдующимъ образомъ: предметъ помѣщается наклонно относительно оптической оси микроскопа и освѣщается дневнымъ лучемъ (Фиг. В таб. V); но для сильнаго освѣщенія шлифа требуется давать ему большой уклонъ, вслѣдствіе чего ясное изображеніе вч, фокусѣ получается только въ видѣ узкой полосы. Увеличеніе свыше 200 разъ получить довольно трудно, ибо, съ приближеніемч, линзы объектива къ предмету, оправа объектива препятствуетъ лучамъ свѣта освѣщать шлифъ.
На чер. С таб. V шлифъ расположенъ перпендикулярно къ оптической оси. Лучъ, падающій отъ искусственнаго источника свѣта, падаетъ на отражательное стекло рі, наклоненное кч, оптической оси подъ угломъ въ 45°, отражается отъ него на полированную поверхность и возвращается отъ послѣдней по направленію оптической оси,
*) А. Ржешотарскій. Микроскопическія изслѣдованія желѣза. Стр. 27. 1898 г.
прох дя черезъ отражательное стекло рі. Часть свѣта тратится совершенно напрасно—вслѣдствіе прохожденія черезъ стекло рі.
На чер. D таб. V шлифъ расположенъ опять перпендикулярно къ оптической оси. Призма pz полностію отражаетъ падающій лучъ 1 на объективъ f. Послѣдній служитъ въ то-же время и для концентраціи падающаго пучка лучей и для полученія микроскоскопическаго изображенія. Кромѣ этого заслуживаетъ особаго вниманія приспособленіе Фремона *'), гдѣ лучи свѣта, отраженные зеркаломъ D (Фиг. Е таб. V) попадаютъ черезъ отверстіе въ трубу микроскопа, гдѣ встрѣчаютъ вогнутое подвижное зеркало С. Измѣняя положеніе зеркалъ D и С, можно заставить лучъ свѣта пройти черезъ объективъ. Призма К направляетъ лучи свѣта параллельно оси микроскопа. Черезъ зеркало С и призму К проходитъ коническая труба Р, которая при помощи окуляра служитъ для наблюденія изображенія шлифа, освѣщеннаго .тучами свѣта.
Источникомъ свѣта можетъ служить обыкновенная или электрическая лампа, друммондовъ свѣтъ и т. п. Послѣднія приспособленія микроскопа даютч, возможность разсматривать шлифы при любомъ увеличеніи и снимать фотографическіе снимки, но только съ тѣмъ условіемъ, чтобы плоскость шлифа была-бы установлена строго перпендикулярно къ оси микроскопа; для облегченій установки шлифа въ такомъ положеніи, столикъ микроскопа снабжаютъ ножкой съ шарообразнымъ закрѣпленіемъ (система пр. Мартенса и изготовляется фирмою Цейса въ Іеннѣ).
Микроскопическія изображенія можно воспроизвести двояко: или путемъ срисовыванія на бумагу, или же посредствомъ фотографіи. Первый способъ въ настоящее время употребляется только при сильныхъ увеличеніяхъ, когда изображенія не отчетливо видны, или когда шлифъ плохо изготовленъ—имѣетъ шарообразную поверхность **). Но чтобы удачно срисовать шлифъ, надо имѣть большой навыкъ; гораздо меньше хлопотъ и менѣе тратится времени на фотографированіе шлифа. Для этой цѣли прямо къ окуляру микроскопа приспособляется фотографическая камера; получается сначала изображеніе на матовомъ стеклѣ, а затѣмъ его замѣняютъ касетой съ чувствительной пластинкой. Надо замѣтить, что горизонтально приспособленный фотографическій аппаратъ (системы Мартенса фирмы Цейса) для фотографированія шлифовъ несравненно удобнѣе вертикальнаго.
*) Ржешотарскій. Микроскопическія ивслѣдовааія желѣза. Стр. ЗС. 1898.
**) Волѣе подробныя свѣдѣнія о рисовальныхъ приборахъ можно найти въ брошюрѣ Циммермана .Микроскопъ". Пер. Д-ра А. Ильиша 1896 г. Снб.
Микроструктура желѣза. Отдѣльныя составныя части желѣза, открытыя при помощи описанныхъ способовъ, получили особыя названія, такъ:
a) Ферритъ (по Howe). Свободное или почти свободное отъ углерода желѣза, самая мягкая составная часть желѣза, на рельефныхъ шлифахъ представляется ниже другихъ составныхъ частей. Полировкой съ протравой или осторожнымъ травленіемъ совсѣмъ не окрашивается или окрашивается въ слабо-желтоватый цвѣтъ. Очень бѣдное углеродомъ желѣзо состоитъ изъ феррита и подъ микроскопомъ имѣетъ видъ мелкихъ зеренъ, такъ что строеніе шлифа получается сходное съ мраморомъ. Когда дѣйствіе протравы немного сильнѣе или когда употреблено спеціальное средство въ видѣ раствора въ водѣ (Ѵі *-У*о) хлористо-мѣдно-амміачной соли, то на поверхности шлифа появляются бороздки, называемыя протравными фигурами (ätzfiguren); эти фигуры очень рельефно выдѣляютъ зерна феррита и даютъ возможность точно опредѣлить ихъ число и среднюю величину (Фиг. 1 т. I). Черная сѣтка, разграничивающая въ этомъ шлифѣ между собою зерна феррита, состоитъ изъ особаго углеродистаго вещества—перлита.
Вт. мягкихъ сортахъ стали зерна феррита располагаются въ видѣ мозаики, составляющей звѣздообразныя фигуры (Фиг. 2 т. 1), но по мѣрѣ увеличенія содержанія углерода въ стали эти тонкія бѣлыя полоски феррита, образующія болѣе правильную сѣтку, становятся все тоньше и тоньше (Фиг. 3, 4 т. I). При свободномъ и медленномъ охлажденіи желѣза (въ срединѣ болванки) зёрна феррита выдѣляются мощною сѣткою по переферіи углеродистаго желѣза (Фиг. 5 т. I). Ковка и прокатка сильно вліяютъ на измѣненіе формы и группировки зеренъ феррита: первая раздробляетъ ихъ и разсѣиваетъ въ безпорядкѣ среди углеродистаго желѣза (Фиг. 6 т. I), а вторая—вытягиваетъ ихъ въ видѣ волоконъ (Фиг. 7 т. I); но не надо забывать, что группировка зеренъ феррита въ послѣднихъ двухъ случаяхъ сильно зависитъ отъ конечной температуры обработки.
b) Цементитъ (по Howe). По Осмонду считаютъ, что цементитгь соотвѣтствуетъ карбиду углерода желѣза въ видѣ Fe^ С. Цементит'ь тверже другихъ составныхъ частей, вслѣдствіе чего на „рельефныхч.“ шлифахъ выступаетъ на поверхности раньше другихъ составныхъ частей структуры желѣза. Онъ остается послѣ травленія и полировки съ протравой не окрашеннымъ и блеститъ какъ зеркало. (Фиг. 8 т. 1. 9, 10 т. Ц). Строеніе цементита лучше всего можно изучить въ цементной стали, гдѣ он'ь нерѣдко образуетъ цѣлыя скопленія въ видѣ прямолинейныхъ полосъ (Фиг. 11 т. И) и мельчайшихъ волоконъ, разбросанныхъ между остальнымъ углеродистымъ желѣзомъ (мартензитомъ).
с) Перлитъ (по Howe) на „рельефныхъ“ шлифахъ выше феррита и ниже цементита. При полировкѣ съ протравой перлитъ дѣлается желтоватымъ и даже желтовато-бурымъ и чернымъ. Перлитъ всегда состоитъ изъ 2 элементовъ, чаще всего имѣющихъ видъ пластинокъ (Фиг. 12 и 13 т. И), а рѣже—крошечныхъ зеренъ (Фиг. 14 т. II), при чемъ эти элементы чередуются другъ съ другомъ. Обѣ формы перлита разнятся между собою твердостью, а иногда и окраской. Перлитъ, повидимому, состоитъ изъ феррита и цементита. Иногда встрѣчается переходная форма, названная Осмондомъ сорбитомъ, который находится тогда въ перлитѣ вмѣстѣ съ ферритомъ и цементитомъ. Перлитъ находится только въ тѣхъ сортахъ желѣза, въ которыхъ углеродъ находится по преимуществу въ видѣ карбида, что даетъ основаніе предполагать, что перлитъ въ своихъ твердыхъ частяхъ содержитъ углеродъ въ формѣ, одинаковой съ карбидомъ. Въ очень мягкихъ сортахъ желѣза перлитъ въ видѣ сѣтки разграничиваетъ зерна феррита (Фиг. 1 т.І) и наоборот'ь, вт. полутвердыхъ и твердыхъ сортахъ стали зерна перлита окаймлены сѣткою феррита (Фиг. 4, 6 т. I). Вт. сѣрыхъ чугунахъ перлитъ группируется въ видѣ ёлкообразныхъ, разрывчатыхъ кристалловъ, подобныхъ тѣмъ, что встрѣчаются въ усадочныхъ раковинахъ чугунныхъ и стальныхъ отливокъ (Фиг. 15 т. II).
(1) Мартензитъ (по Осмонду) встрѣчается только въ томъ желѣзѣ, которое было закалено при температурѣ выше критической точки А, по Чернову, и содержитъ поэтому весь углеродъ въ формѣ углерода закала. Содержаніе углерода въ мартензитѣ мѣняется такъ, что его можно разсматривать какъ растворъ углерода и карбида Fea С въ желѣзѣ. Вслѣдствіе непостоянства въ количествѣ углерода, мартензитъ бываетъ различной твердости, но всегда тверже феррита и значительно мягче цементита. При полировкѣ съ протравой онъ или совсѣмъ не окрашивается, или окрашивается въ слабо желтый цвѣтъ, а при протравѣ, по большей части, въ бурый. Окраска обманчивое средство для распознаванія; характерно только для мартензита его игольчатое строеніе: иглы пересѣкаются въ 2—3 направленіяхъ (Фиг. 16 т. II, 17 т. III), чѣмъ мартензитъ существенно разнится отъ перлита, зерна котораго всегда размѣщены параллельно (Фиг. 12 т. II, 19 т. ІИ).
е) Графитъ и углеродъ отжига металлографически очень мало разнятся между собою (Фиг. 18, 19 т. III, 15 т. II).
Итакъ, сопоставляя вмѣстѣ всѣ характерныя черты отличія микроскопическихъ элементовъ структуры желѣза, получимъ слѣдующую таблицу:
Элементы ми-
Состояніе элементовъ! Состояніе элементовъ послѣ рельефной по-, послѣ полировки съ протравой на резиио-
Состояніе элементовъ послѣ протравъ.
кроструктуры вки на резиио.
желѣза- вой подкладкѣ съ порошкомъ и водой.
вой подкладкѣ съ порошкомъ и водой.
I ч. солявой кислоты + 500 ч. алкоголя.
Тинктура
іода.
Другія протравы.
Предполагаемый химическій составъ.
Состояніе элементовъ п рн раствореніи въ холодной Нг S04 (1:10) въ безвоздуш номъ пространствѣ (no М üller’y).
Ферритъ.
Мягкая часть структуры шлифа; кажется всегда углубленнымъ среди другнхъ элементовъ структуры.
Не окрашивается и только послѣ долгой полировки нѣкоторыя зерна феррита пріобрѣтай>тъ слегка желтоватый цеѣтъ.
и При очень слабомъ травленіи не окрашивается, но 1 при сильномъ - нѣкоторые I кристаллы остаются блестя і щнми. а другіе пріобрѣтя-; ютъ различные оттѣнки, г отъ желтаго до темнаго і (почти чернаго).
I Послѣ протравы изъ I хлорвсто-амміачой соли мѣдн (1:12) при ^большомъ увеличеніи ясно замѣтно ätzfi-gurcn, которыя служатъ характернымъ признакомъ присут ствія феррита.
Безуглеродистое же лѣзо или бѣдное углеродомъ желѣзо.
Растворяется.
Цементитъ.
Твердая часть шлифа; і обладаетъ приблнзи-І тельно твердостью I полевого шпата; все-, гда возвышается среди другихъ элементовъ шлифа. I
Остается неокрашеннымъ и блеститъ какъ зеркало
Перлитъ.
Средній по твердости между ферритомъ и цементитомъ; при рель ефной полировкѣ выше перваго и ниже второго.
При слабомъ увеличепіи кажется темно-окрашеннымъ, при большомъ увеличеніи кажется состоящимъ изъ двухъ составныхъ элементовъ различной твердости и окраски; очень рѣдко однообразно окрашенъ (Sorbit). Встрѣчается въ видѣ пластинокъ и очень рѣдко въ видѣ зеренъ
----------------------1-----------
Совсѣмъ не окрашивается или очень слабо темиоокрашенъ.
При большомъ увеличеніи всегда иглъ, пересѣкающихся въ 2 — 3 направленіяхъ.
Кез С ; содержитъ углеродъ въ формѣ карбида.
Ферритъ и цементитъ или ферритъ и Sorbit или Sorbit и цемен титъ; содержитъ углеродъ въ форм ѣ карбида.
Не растворяется.
Ферритъ растворяет ся, но цементитъ ос тается не растворен нымъ.
I артевзптъ.
Различной твердости, но всегда тверже феррита и мягче цементита
Отъ желтаго до темно-чернаго цвѣта окрашенъ, имѣетъ видъ различныхъ
' Плотное соединеніе і изъ углерода или I карбида (Fe3 С) въ і желѣзѣ; содержитъ 1 углеродъ въ формѣ I углерода закала.
Растворяется, выдѣляя углеводороды
Изъ всего предыдущаго не трудно замѣтить, что элементы структуры желѣза зависятъ отъ химическаго состава послѣдняго и отъ условій механической обработки вообще, но кромѣ этого находятся и между собою въ строгой зависимости, а поэтому нѣкоторые авторы пытались на основаніи своихъ наблюденій выразить эту зависимость аналитически. Такъ для опредѣленія процентнаго содержанія шлифа Sauveur*) на основаніи своихъ наблюденій даетъ такія формулы:
а) Для желѣза съ содержаніемъ углерода менѣе, нежели 0,8%.
1) отожженнаго.
карбидъ (Fe;) С)=оо = 15Х С; о,о7
I • - ' Ю(% Ä
1 перлитъ = X карбидъ;
і 1 "
ферритъ =100—перлитъ;
2) закаленнаго:—мартензитъ= 100%.
Примѣчаніе. Эти уравненія имѣютъ значеніе только для тѣхъ сортовъ желѣза, у которыхъ содержаніе углерода не менѣе 0,14%.
в) Для желѣза съ содержаніемъ углерода болѣе 0,8%.
1) отожженнаго:
карбидъ (Fe3 С)=15ХС; чистое желѣзо (ферритъ)=100—(15ХС); перлитъ=(100 : 88) X ферритъ; цементитъ = 100—перлитъ;
2) закаленнаго: - % X
100. С—90 ’ ГД*
цементитъ=----------; г
мартензитъ=100—цементитъ.
До сего времени еще не вполнѣ выяснены различныя соединенія, въ которыя вступаетъ желѣзо съ углеродомъ подъ вліяніемъ нагрѣва и постороннихъ примѣсей. Вслѣдствіе этого многія авторы одни и тѣ-же элементы структуры желѣза называютъ различно, такъ что начинающій изучать металлографію находитъ по этому вопросу страшный хаосъ въ литературѣ.—Чтобъ нѣсколько облегчить эту задачу А. Рже-шотарскій**) приводитъ таблицу, въ которой сгруппированы всѣ названія, данныя различными авторами одному и тому же элементу.
•) „Trans Am. Inst. Mining Eng.“ Cobrado Meeting Sept. 1806.
„Journal Iron and Steel Inst.1* 1896. Yol. 11. p. 191.
•*) А. Ржешотарскій. Микроскопическія изслѣд. желѣза. Стр. 64. 1899 г.
Osmond. Howe. | Wedding. Arnold. Ржешаторскій. Sorby. Heyn.
Ferrite Ferrite. H omogenes. Eisen weicher als Krystall-eisen. Ferrite (pure iron). Желѣзитъ. Ferrite. Ferrit.
Sorbite. Pearlite. Krystalleisen The pearly Constituent. Сталніъ. Pearlite. Pearlit
Cementite. Cementite. Homogenes. Eisen harter als Krystalleisen. Cristallized Hormal Carbid. Цементитъ. Cementite. Cementit.
Martensite. Hardenile. — Sub-Karbid. Закалитъ Hardenite. Martensit
Заканчивая металлографическое строеніе желѣза, нельзя не сказать нѣсколько словъ о зависимости между микроскопическимъ строеніемъ желѣза и его физическими свойствами; послѣднія цѣликомъ находятся въ зависимости отъ характера и вида первыхъ. Такъ углерода» закала увеличиваетъ твердость, повышаетъ предѣлъ упругихъ измѣненій и крѣпость, но уменьшаетъ процентное удлиненіе и сжатіе. Углеродъ карбида дѣйствуетъ обратно. Кромѣ этого вполнѣ уже установлено, что крѣпость желѣза растетъ съ содержаніемъ мартензита и . обратно—уменьшается съ увеличеніемъ содержанія перлита. Пустоты, шлаки, цементитъ и графитъ уменьшаютъ плотность желѣза, а слѣдовательно и его крѣпость, увеличивая при этомъ удлиненіе и сжатіе. Подобнымъ же образомъ дѣйствуетъ и величина кристалловъ. Вообще можно сказать, что прочность желѣза растетъ:
1) отъ присутствія элементовъ, которые сами обладаютъ большою крѣпостью (никкель, кобальтъ);
2) отъ присутствія элементовъ, которые задерживаютъ выдѣленіе углерода въ графитъ или карбидъ (марганецъ до извѣстнаго % содержанія, хромъ, вольфрама» и титанъ);
3) отъ присутствія элементовъ, которые уменьшаютъ величину кристалловъ (незначительное количество кремнія);
4) отъ присутствія элементовъ, которые уплотняютч» массу металла (кремній и алюминій, если они находятся въ крайне незначительномъ количествѣ) и
5) отъ присутстія элементовъ, которые способствуютъ выдѣленію твердыхъ иглообразныхъ кристалловъ.
Крѣпость желѣза уменьшается:
1) Отъ присутствія элементовъ, которые вызываютъ выдѣленіе графита или карбида (кремній, фосфоръ и сѣра) или только способствуютъ подобному выдѣленію (мѣдь);
2) Отъ присутствія элементовъ, которые увеличиваютъ величину кристалловъ (фосфоръ и значительное содержаніе марганца);
3) Черезъ не металлическія примѣси, которыя раздѣляютъ кристаллы металла (газы, большое количество кремнія, соединенія мѣди и сѣры, марганца и сѣры, окислы).
Большая величина кристалловъ вызываетъ хладколомкость (фосфоръ), а постороннія примѣси, которыя сами плавятся при высокой температурѣ (сульфиды) или мѣшаютъ свариванію отдѣльныхъ кристалловъ металла (окислы), вызываютъ красноломкость.
Albert Sauveur *) очень много занимался вопросомъ о вліяніи величины кристалловъ металловъ на его физическія свойства и пришелъ къ такого рода заключеніямъ:
1) Медленное, покойное охлажденія желѣза отъ нѣкоторой температуры X вызываетъ измѣненіе въ строеніи металла.
2) Покойное, медленное охлажденіе желѣза отъ температуры ниже X не вызываетъ никакихъ измѣненій въ строеніи металла.
3) Положеніе температуры X зависитъ отъ химическаго состава желѣза, такъ примѣси—углеродъ и фосфоръ понижаютъ эту темпера-^ туру хотя въ различныхъ отношеніяхъ.
4) Углеродъ и фосфоръ сообщаютъ желѣзу крупную кристаллизацію.
5) Чѣмъ чище желѣзо, тѣмъ выше критическая температура X.
6) Чѣмъ выше температура нагрѣва, отъ которой охлаждено желѣзо, тѣмъ крупнѣе кристаллизація послѣдняго.
7) Чѣмъ медленнѣе идетъ охлажденіе желѣза, тѣмъ значительнѣе ростъ кристалловъ.
8) При механической обработкѣ кристаллы могутъ быть измельчены, но достаточно желѣзо нагрѣтъ до температуры X или выше ея и медленно охладитъ, какъ желѣзо снова принимаетъ свое прежнее строеніе.
Насколько вліяетъ величина кристалловъ на механическія свойства желѣза, можно судить изъ слѣдующихъ опытовъ Sauveur’a **). Sauveur производилъ опыты съ рельсами и бралъ для этого пробные бруски изъ разныхъ частей рельса,—головы, ножки и подошвы; одна
*) Baumaterialienkunde S. 252. 1900
**) Stahl und Eisen. S. 280. 1899.
партія рельсъ была прокатана при очень высокой температурѣ, а другая при низкой. Разница въ мех. свойствахъ видна изъ слѣдующей таблицы.
МѢСТО взятія ПРОБЫ. Величина Кристаловъ въ 0,000і qmm Коефиціевтъ разрыва ^В. въ kg/qmm. Удлиненіе] Ö въ °/о Сжатіе q въ о/о Температура прокатки.
Головка рельса 148 69,6 15 20 Бѣлое
Нога. . . . 118 70,3 19 22
каленіе
Подошва . . 62 71,7 22,5 35
Головка рельса 86 71,0 20,5 23 Красное
Нога. . . . 75 72,4 20 32,5
каленіе
Подошва . 35 73,0 21 39
Для большей наглядности результаты надлюденій Sauveur’a надъ сталью, у которой величина кристалловъ не превышаетъ 0,0225 qmm., изображены въ видѣ кривыхъ (Фиг. І.Таб. V), откуда ясно видно, какъ главныя механическія свойства стали убываютъ съ величиной кристалловъ. Эти наблюденія Sauveur’a вполнѣ подтвердились опытами N. N. Ljamin’a *).
Изъ наблюденій Sauveur’a Н. ѵ. Jüptner **) вывелъ нѣсколько формулъ для опредѣленія механическихъ свойствъ желѣза въ зависимости отъ величены кристалловъ, такъ:
а) Разрывающее усиліе.
oß=75,5—0,004. К.
р) Удлиненіе.
0 = 26,5—0,0735 К.
Y) Сжатіе.
a) для К С 130—q=47—0,2 К.
b) для K<130-q=29—0,07 К.
Примѣчаніе: К средняя величина кристалловъ въ 0,0001 qmm; но этими формулами можно пользоваться только въ томъ случаѣ, когда величина кристалловъ измѣняется отъ 35 до 230, ибо дальше зависимость мех. свойствъ металла отъ величины кристалловъ принимаетъ видъ прямой.
*) Chem. Ztg. 21 Rep. р. 205-
**) Baumaterialienkunde. S. 252. 1900.
Для стали съ 1,10% С, 0,02°/0 Si и 0,41% Mn. Howe *) даетъ такую зависимость между величиною кристалловъ въ qmm (А) и критической температурой Тшах (между 722°—1050° С.).
Ттах=680 4-281350. А.
Зависимость между величиною зеренъ металла и его мех. свойствами не трудно себѣ представить: допустимъ грубо, что весь металлъ состоитъ изъ шарообразныхъ кристалловъ, промежутки между которыми заполнены какимъ нибѵдь другимъ веществомъ. Тогда мех. свойства металла будутъ зависѣть отъ силъ сцѣпленія самихъ шарообразныхъ кристалловъ; сила же сцѣпленія кристалловъ будетъ тѣмъ больше, чѣмъ чаще между собою будутъ соприкасаться кристаллы и чѣмъ промежутки между ними будутъ меньше, т. е. чѣмъ меньше будутъ по величинѣ сами кристаллы.
Теорія сплавовъ. Всѣ сплавы вообще можно сравнить съ кристаллическими горными породами. Въ самомъ дѣлѣ, однородные сплавы, которые въ твердомъ состояніи были бы одинаковы въ разныхъ мѣстахъ какъ физически, такъ и химически принадлежатъ къ исключеніямъ. Дѣленіе породъ на простыя и сложныя допустимо и для сплавовъ, а въ особенности же для различныхъ сортовъ желѣза. Подъ простыми кристаллическими породами понимаютъ такія, которыя состоятъ изъ одного и того же образующаго породу минерала, какъ нагір. мраморъ. Въ рядъ съ ними можетъ быть поставлено очень бѣдное углеродомъ желѣзо, которое состоитъ изъ маленькихъ, хорошо видныхъ подъ микроскопомъ отдѣльныхъ кристалликовъ (почти) чистаго желѣза. (Фиг. 1 таб. I). Сложными кристаллическими породами считаютъ тѣ, которыя состоятъ изъ смѣси различныхъ минераловъ, напр. гранитъ. Съ этими породами сравнимы сорта желѣза, богатыя углеродомъ, гдѣ кромѣ желѣза есть и другія составныя части (Фиг. 19 т. III, 15, 11 т. II).
Многіе металлурги, а особенно Ледебуръ, давно уже указывали на то, что сплавы, въ томъ числѣ и сплавы желѣза съ углеродомъ, слѣдуетъ причислять къ затвердѣвшимъ растворамъ, а изслѣдованія новѣйшихъ химиковъ дѣйствительно подтвердили взглядъ пр. Лебедура.
Если 10% растворъ поваренной соли въ водѣ постепенно охлаждать, то мы замѣтимъ, послѣ постепеннаго паденія температуры, около —8° С внезапное замедленіе, сопровождающееся выдѣленіемъ кристалловъ льда. Приблизительно при—22° С встрѣтится вторая остановка термометра, причемъ вся остальная жидкая масса раствора застынетъ и температура во все время застыванія остается неизмѣнной (—22° С). Только послѣ полнаго застыванія всей массы начинается дальнѣйшее
*) Journ. „«Iron Steel. Snst.“ 1891. 1 pag. 199.
пониженіе температуры. Если для разныхъ растворовъ процентное содержаніе поваренной соли откладывать по оси абцнссъ, а по оси ординатъ соотвѣтственныя температуры, при которыхъ наблюдались замедленія или остановки въ паденіи ртутнаго столба термометра, то получимъ „кривую точекъ застыванія“ (Фш. Іа таб. Г), построенную впервые Guthrie въ 1876 году.
Такая кривая состоитъ изъ 3 частей: 2 вѣтвей AB и ВС, пересѣкающихся въ точкѣ В, и горизонтали ДЕ, проходящей черезъ точку В. Вѣтвь AB изображаетъ постепенное затвердѣваніе растворителя, т. е. воды, а ВС—затвердѣванія раствореннаго тѣла, т. е. поваренной соли. Линія ДЕ соотвѣтствуетъ самой низкой точкѣ въ кривой затвердѣванія, которая при всякомъ содержаніи соли въ водѣ приходится на—22° С. При этой температурѣ изъ всѣхъ растворовъ поваренной соли въ водѣ всегда выдѣляется ілотная смѣсь кристалликовъ соли и льда въ пропорціи: 23,5°/0 поваренной соли на 76,5°/0 льда. Точка затвердѣванія раствора съ такимъ относительнымъ количествомъ составныхъ частей только одна (В) и наз. эвтектической точкой, а самый растворъ, соотвѣтствующій точкѣ (В),—эвтектической смѣсью. Всѣ растворы съ содержаніемъ соли меньше, чѣмъ въ эвтектической смѣси, выдѣляютъ въ періодъ, изображенный кривой AB, кристаллы льда. Благодаря этому растворгь поваренной соли обогащается солью, а когда содержаніе соли въ оставшемся жидкомъ растворѣ достигаетъ предѣла, соотвѣтствующаго эвтектической смѣси, то и эта своеобразная смѣсь изъ частичекъ льда и эвтектической смѣси также застынетъ. Аналогично этому раствору,—растворы съ содержаніемъ поваренной соли больше, чѣмч. 23,5%) ПРИ измѣненіи по кривой ВС, выдѣляютъ кристаллы поваренной соли до тѣхъ поръ, пока опять оставшаяся жидкая часть раствора станетъ эвтектической смѣсью и застынетъ при—22° С.
Совершенно аналогичную картину, судя по даннымъ Неусоск и Neville, представляетъ кривая затвердѣванія сплавовъ серебра и мѣди (Фш. 2 таб. V), гдѣ по оси абсциссъ отложено ироцентое содержаніе въ сплавѣ мѣди, а по оси ординатъ соотвѣтственныя температуры застыванія. Здѣсь вѣтвь AB соотвѣтствуетъ періоду выдѣленія кристалликовъ серебра, ВС—кристалликовъ мѣди и ДЕ—точкѣ застыванія эвтектической смѣси, составъ которой 28% мѣди на 72% серебра при точкѣ застыванія 778° С. Эвтектическій сплавъ въ сравненіи со всѣми другими имѣетъ самую низкую точку застыванія, а слѣдов. и точку плавленія, однообразенъ по строенію, почему его и назвали эвтектическимъ (хорошо построенный). Эвтектическая смѣсь состоитъ изъ мелкихъ хорошо перемѣшанныхъ кристалликовъ смѣшиваемыхъ элементовъ сплава. Сплавы, у которыхъ мѣди меньше 28%, въ твердомъ со-
стояніи состоятъ изъ кристалловъ серебра, погруженныхъ въ массу эвтектической смѣси, количество которой все растетъ, пока процентное содержаніе мѣди въ сплавѣ не дойдетъ до 28°/о, тогда весь сплавъ будетъ эвтектическимъ. Сплавы, въ которыхъ мѣди больше 28%, представляются въ твердомъ состояніи въ видѣ кристалловъ мѣди, погруженныхъ въ эвтектическую смѣсь, количество которой по мѣрѣ увеличенія содержанія мѣди уменьшается.
Вполнѣ аналогичная картина со сплавомъ мѣди и серебра наблю- , дается при охлажденіи многихъ другихъ сплавовъ, какъ-то: свинца и цинка, олова и свинца, свинца и антимонія, мѣди и окиси мѣди и многихъ другихъ. Но не всѣ сплавы имѣютъ кривыя охлажденія подобныя предыдущимъ, такъ для сплава изъ мѣди и антимонія кривыя охлажденія, какъ показали наблюденія Le Chatelier*), имѣетъ нѣсколько иной видъ (Фт. 3 птб. V). Такая кривая можетъ быть раздѣлена на двѣ: АВЕ и ECD, изъ которыхъ каждая по характеру вполнѣ напоминаетъ предыдущія. Въ точкѣ Е кривая застыванія дѣлаетъ переломъ и въ это время изъ сплава выдѣляется химическое соединеніе изъ мѣди и антимонія, соотвѣтствующе формулѣ Sb Cu2 (процентное содержаніе такого химическаго соединенія Sb Cu.2 опредѣляется абсциссою точки Е,—G).
Обозначимъ обѣ составныя части такого сплава черезъ К и L, а третье тѣло, хим. соединеніе изъ К и L,—М; тогда микроструктура сплава, кривая застыванія котораго АВЕ, есть смѣсь изъ элементовт.
К и М, а микроструктура сплава съ Е С D есть смѣсь изъ элементовъ М и L. Въ точкахъ В и С изъ сплава выдѣляются эвтектическія смѣси,—въ В—эвтектическая смѣсь изъ K-f-M, а въ С—изъ M-f-L- Такимъ образомъ микроскопическое строеніе такого двойного сплава изъ элементовъ К и L будетъ имѣть такой характеръ:
1) Кристаллы элемента К, окруженные евтектической смѣсыо изъ К-|-М (соотвѣтствуетъ кривой AB).
2) Кристаллы элемента М, окруженные евтектическою смѣсью изъ K-f-M (соотвѣтствуетъ кривой BE).
3) Кристаллы элемента М, окруженные евтектическою смѣсью изъ M-f-L (соотвѣтствуетъ кривой ЕС).
4) Кристаллы элемента L, окруженные евтектическою смѣсью изъ M-f-L (соотвѣтствуетъ кривой CD).
Микроскопическія изслѣдованія СЬагру**) и Stead***) сплавовъ мѣди и антимонія вполнѣ подверждаютъ справедливость подобныхъ разсужденій.
*) Bui. d. 1. Soc. d’Encour. 1895. р 573.
•*) Bui. d. 1. Soc d’Encour. Мартъ 1898.
***) Joe. chem Ind. Декабрь 1897.
Такимъ образомъ сплавы, подобныя сплавамъ мѣди и антимонія, имѣютъ только нѣсколько иной формы кривую застыванія, а по характеру выдѣленія составныхъ частей сплава въ періодъ застыванія ничѣмъ не отличаются отъ предыдущихъ.
Для наблюденія характерныхъ точекъ застыванія всѣхъ легко плавкихъ сплавовъ примѣняютъ очень простой по устройству приборъ, схематически представленный на чер. 4 таб. Г. Расплавленный сплавъ выливаютъ въ цилиндръ В, оканчивающійся на конусъ съ трубкою; коническое отверстіе цилиндра В можетъ плотно закрываться шаровымъ концомъ стержня А, а на концѣ трубки находится платиновая сѣтка Е; вокругъ цилиндра В находится соотвѣтственная ванна СС. Во время наблюденій весь приборъ помѣщаютъ въ соотвѣтствующія условія и повременамъ подымаютъ стержень А; тогда жидкія части сплава проходятъ черезъ сѣтку Е на дно прибора Д, а твердыя (кристаллы) остаются на сѣткѣ. Приборъ крайне простъ по устройству, дешевъ и даетъ прелестные результаты.
Всѣмъ извѣстенъ тотъ фактъ, что сѣра при температурѣ ниже 95,0°, спустя же короткій срокъ послѣ плавленія, измѣняетъ свое строеніе, цвѣтъ и измѣняется въ удѣльномъ вѣсѣ съ 1,90 на 2,07. Такое измѣненіе тѣла изъ одного состоянія въ другое при чемъ измѣняются только физическія свойства тѣла наз. аллотропіей. Какъ при химическомъ, такъ и при физическомъ измѣненіи тѣлъ всегда происходитъ выдѣленіе или поглощеніе тепла, а слѣдовательно критическія точки тѣла, при которыхъ происходитъ его измѣненіе, можно наблюдать.— Оказывается, что сплавъ желѣза съ углеродомъ (углеродистое желѣзо), при медленномъ охлажденіи, претерпѣваетъ измѣненія вполнѣ аналогичныя съ аллотропіей сѣры.
Самый простой способъ уловить критическія точки сплава состоитъ въ слѣдующемъ: расплавленный сплавъ помѣщаютъ въ хорошо изолированный сосудъ, чтобы тепло не излучалось, опускаютъ туда пирометръ и наблюдаютъ по часамъ время охлажденія сплава. Во время перехода сплава черезъ критическія точки будетъ происходить или поглощеніе или же выдѣленіе тепла и въ силу этого будетъ замѣчаться ускоренное или замедленное охлажденіе самого сплава. Иногда критическія точки сплава протекаютъ съ такимъ изобиліемъ выдѣленія тепла, что нагрѣваніе сплава становится замѣтнымъ даже простымъ глазомъ. Чтобы наблюденія за критическими точками сплавовъ сдѣлать болѣе точными, Вoberts-Austen, главнымъ образомъ для сплавовъ углеродистаго желѣза, примѣнилъ аппаратъ такого устройства: (Фиг. 5 таб. V) передъ зеркаломъ гальванометра G находится въ деревянномъ колпакѣ электрическая лампа Aj, свѣтъ отъ которой проходитъ черезъ го-
ризонтальнѵю щель съ вертикальною нитью (щель сдѣлана въ стѣнкѣ колпака лампы Ai), и ударяетъ въ зеркало гальванометра. Отраженный свѣтъ гальванометра проходитъ рядъ призмъ, помѣщенныхъ у самаго гальванометра, и ударяетъ въ фотографическую пластинку Р, оставляя на ней слѣдъ въ видѣ кривой линіи, абсциссы которой пропорціональны времени, а ординаты—силѣ тока гальванометра; сила же тока гальванометра, какъ увидимъ ниже, находится въ прямой зависимости съ измѣненіемъ температуры сплава. Фотографическая пластинка Р закрѣплена на поплавкѣ F, который можетъ опускаться или подниматься, смотря потому вытекаетъ или втекаетъ вода въ сосудъ Н. Наблюдаемый же кусокъ сплава В помѣщаютъ внутри фарфоровой трубки А, дѣлаютъ въ кускѣ сплава отверстіе и помѣщаютъ туда термоэлементъ изъ 90°/0 платины и 10% иридія, а проводникъ отъ элемента соединяютъ съ гальванометромъ G.
Въ послѣднее время Roberts-Austen сдѣлалъ маленькое . измѣненіе въ своемъ аппаратѣ, а именно: онъ беретъ два термоэлемента изъ
Pt и Іг и соединяетъ ихъ, какъ показано на чер. 0 таб. V, съ двумя гальванометрами G| и G2, изъ которыхъ G2 отличается большою чувствительностью. При этомъ одинъ термоэлементъ А] лежитъ въ кускѣ сплава В, кривая охлажденія котораго уже точно опредѣлена, а другой А—въ испытуемомъ кускѣ С. При такомъ расположеніи приборовъ, какое указано на чер. 6, гальванометръ G2 будетъ показывать разницу температуръ термоэлементовъ А и А!. На фиг. 7 таб. V представлены кривыя охлажденія углеродистаго желѣза (съ 0,1% С), ординаты которой даютъ разницу показаній термоэлементовъ, а абсциссы соотвѣтствующее время; какъ видно изъ характера кривой наблюдаемое желѣзо имѣло три критическихъ точки: А3 при 862° С, А-2 при 767° С и Аі при 690° С.
При помощи такого чувствительнаго прибора Roberts-Austen изслѣдовалъ цѣлый рядъ сплавовъ желѣза съ углеродомъ недалеко отъ точекъ затвердѣванія. Свои наблюденія онъ представляетъ въ видѣ кривыхъ (Фиг. 8 таб. V), Абсциссы которыхъ пропорціональны содержанію углерода въ желѣзѣ, а ординаты—температурамъ, при которыхъ наблюдались точки останова термоэлемента. Характерныя точки затвердѣванія углеродистаго желѣза представлены верхней кривой а b с d е. При чемъ линія ab указываетъ температуры, при которыхъ различныя по составу углеродистые сплавы желѣза начинаютъ застывать. Чистое желѣзо застываетъ при 1 G00° С, а затѣмъ точка плавленія желѣза падаетъ съ возрастаніемъ содержанія углерода и для сплава съ 4,3% С точка плавленія лежитъ въ b на прямой de, соотвѣтствующей температурѣ 1130° С. Всѣ углеродистые сплавы желѣза съ содержаніемъ С болѣе
1,2% при остываніи всегда имѣютъ двѣ характерныя точки: одну на линіи ab или Ьс и вторую на de; только сплавъ съ 4,3% С имѣетъ одну характерную точку застыванія—1).
Бросая бѣглый вглядъ на кривую застыванія углеродистаго желѣза, полученную Roberts-Austen’oM^ и на ранѣе разобранныя кривыя застыванія поваренной соли и сплавовъ вообще, нельзя не замѣтить поразительнаго сходства, но только спрашивается, что-же здѣсь будетъ эвтектической смѣсью, растворителемъ и растворимымъ веществомъ. Появленіе впервые второй характерной точки у сплава съ 1,2% показываетъ, что до этого момента изъ сплава выдѣляется только плотное соединеніе желѣза съ углеродомъ, которое и имѣетъ только одну точку застыванія. Если же содержаніе углерода въ желѣзѣ возрастетъ до 1,2%, то въ сплавѣ при охлажденіи сначала застынутъ частицы углеродистаго желѣза (приблизительно съ 1,2% С) и дадутъ точку на кривой ab, а остатокъ жидкаго сплава отъ выдѣленія первыхъ углеродистыхъ частицъ желѣза будетъ постепенно обогащаться углеродомъ до тѣхъ поръ, пока содержаніе углерода въ сплавѣ не возрастетъ до 4,3%, тогда застынетъ и этотъ остатокъ сплава и дастъ при своемъ застываніи вторую точку на прямой de. Такимъ образомъ, при застываніи углеродистыхъ сплавовъ съ содержаніемъ С болѣе, чѣмъ 1,2%, но менѣе 4,3%, изъ сплава сначала выдѣляются твердыя углеродистыя частицы желѣза (назовемъ ихъ Fe С) и даютъ при своемъ застываніи первую характерную точку на кривой ab; но по мѣрѣ выдѣленія частицъ Fe С остатокъ жидкаго сплава обогащается углеродомъ, и какъ только содержаніе углерода въ этомъ остаткѣ жидкаго сплава достигнетъ 4,3%, то и онъ застынетъ и дастъ вторую характерную точку застыванія на прямой de. Такая картина явленія наблюдается до тѣхъ поръ, пока содержаніе углерода въ сплавѣ не возрастетъ до 4,3%; сплавъ съ 4,3% С имѣетъ только одну характерную точку (Ь)—точку застыванія при 1130°С. Если же содержаніе углерода въ сплавѣ желѣза будетъ болѣе 4,3%, то при застываніи сплава сначала будетъ выдѣляться графитъ и дастъ первую характерную точку на кривой Ьс; но вслѣдствіе выдѣленія графита остатокъ жидкаго сплава будетъ терять часть своего углерода пока содержаніе послѣдняго не понизится до 4,3%, тогда сплавъ застынетъ весь и дастъ вторую характерную точку на прямой de. Итакъ роль эвтектической смѣси, повидимому, въ обоихъ случаяхъ играетъ сплавъ желѣза съ 4,3°/° углерода. До содержанія углерода въ сплавѣ желѣза 4,3% изъ сплава при застываніи сначала выдѣляются плотныя углеродистыя частицы Fe С (ср. кристаллы льда), а послѣ—4,3% С—частицы графита (ср. поваренная соль), а слѣдовательно растворителемъ въ обоихъ слу-
чаяхъ является само углеродистое желѣзо. Въ результатѣ же по застываніи сплава мы имѣемъ: правѣе точки 1>—твердую массу изъ эвтектической смѣси (съ 4,3% С) съ частицами графита, а лѣвѣе точки Ъ,—ту-же эвтектическую смѣсь, но только съ частицами (Fe С) другого по составу углеродистаго желѣза.
На характеръ кривой abc оказываетъ вліяніе скорость охлажденія сплава; такъ нѣкоторые сорта бѣлаго чугуна можно быстро охладить безъ выдѣленія графита, и частицы застывшаго сплава будутъ состоять только изъ частицъ цементита (карбида) и перлита, или же, при незначительномъ выдѣленіи графита,—изъ графита, цементита и перлита; но въ то-же время и послѣдняя точка застыванія эвтектическаго сплава для бѣлаго чугуна будетъ лежать гораздо ниже, чѣмъ для обыкновеннаго углеродистаго желѣза. Послѣднее обстоятельство дало поводъ Le Chatelier заключить о существованіи еще второй линіи XZ, —линіи точекъ застыванія эвтектической смѣси для бѣлыхъ чугуновъ; но существованіе второй линіи XZ только гипотетическое и не подтвердилось обширными опытами Roberts-Austen’a. Итакъ при температурахъ выше кривой abc всѣ углеродистые сплавы желѣза находятся въ жидкомъ состояніи и однородны по составу, а ниже abc представляютъ или затвердѣвшее эвтектически углеродистое желѣзо (точка Ь), или же затвердѣвшую смѣсь изъ частицъ плотнаго углеродистаго желѣза (Fe С) или графита въ средѣ эвтектически углеродистаго желѣза.
Если мы прослѣдимъ охлажденіе углеродистаго желѣза ниже температуры 1000° С до 050°, то замѣтимъ нѣсколько критическихъ точекъ, сопровождающихся выдѣленіемъ тепла. Такое выдѣленіе тепла, конечно, зависитъ не отъ перехода сплава изъ жидкаго состоянія въ твердое, но отъ перемѣны въ молекулярномъ строеніи сплава (отъ аллотропіи сплава). Кривая такихъ критическихъ точекъ, впервые изображенная Осмондомъ и окончательно подтвержденная Roberts-Ашіеп’омъ, представлена на фиг. 8—ABCDE и по характеру вполнѣ напоминаетъ кривую застыванія сплавовъ вообще. Принимая по Осмонду, что выше точекъ кривой АВС сплавъ представляется въ видѣ раствора карбида (нѣкоторой разновидности углеродистаго желѣза,—Еез С), увидимъ, что кривая AB соотвѣтствуетъ выдѣленію кристалловъ чи стаго растворителя, т. е. феррита, а кривая ВС—выдѣленію чистаго раствореннаго тѣла, т. е. карбида (цементита). Точка В соотвѣтствуетъ одновременному выдѣленію обоихъ тѣлъ въ видѣ эвтектической смѣси—перлита. Всѣ сплавы съ содержаніемъ углерода меньше того, которое соотвѣтствуетъ эвтектической смѣси (0,8%), въ твердомъ видѣ состоятъ изъ зеренъ феррита, окруженныхъ эвтектическою смѣсью—перлитомъ. Количество перлита въ массѣ
растетъ, а феррита уменьшается до тѣхъ поръ пока содержаніе углерода въ сплавѣ не станетъ равнымъ 0,8%, тогда вся масса сплава будетъ состоять только изъ перлита. Сплавъ съ содержаніемъ С больше, чѣмъ 0,8% состоитъ изъ выдѣлившихся сначала кристалловъ цементита (карбида), окруженныхъ перлитомъ. Металлографіей все это вполнѣ подтверждено, такъ что теорія Осмонда и Roberts-Austen’а является хорошо обоснованной. Вліяніе прямой FG на строеніе углеродистаго желѣза еще недостаточно ясно установлено, а поэтому я могъ бы, ради краткости, совсѣмъ ее не разсматривать, чтобы не было надобности вдаваться въ чисто теоретическую и еще спорную область аллотропической теоріи Осмонда. Если мы будемъ разсматривать углеродистый сплавъ желѣза съ содержаніемъ С около О,4о/0, то окажется, что такой сплавъ при температурахъ выше 700° С представляется въ видѣ прочнаго раствора карбида въ желѣзѣ, т. е. въ видѣ мартен-зита. При охлажденіи ниже 700° С начинается выдѣленіе феррита, а растворитель—мартензитъ обогащается углеродомъ, и содержаніе углерода будетъ увеличиваться до тѣхъ поръ, пока при температурѣ 680° С (690°) его количество не возрастетъ до содержанія эвтектической смѣси (0,8% С), тогда при нижней точкѣ, соотвѣтствующей линіи DE, весь сплавъ превратится въ тѣсную смѣсь феррита и цементита, т. е. въ перлитъ. Обратный случай имѣетъ мѣсто при нагрѣва-ніи сплава, но тогда критическая точка, по большей части, появляется нѣсколько выше. Если же тотъ же самый желѣзо-углеродистый сплавъ закалить при температурахъ выше указываемыхъ линіей AB, то мартензитъ сплава останется въ твердомъ состояніи, а самъ сплавъ будетъ находиться въ состояніи пересыщенія; достаточно небольшого подъема температуры выше температуры, указываемой DE, чтобы это неустойчивое состояніе сплава нарушилось бы и перешло бы въ другое устойчивое, при которомъ углеродъ выдѣляется въ видѣ перлита (начинается отпускъ стали). Если же температура закала находится между'AB и DE, то вмѣстѣ съ мартензитомч> образуется и ферритъ; закалка при температурѣ ниже DE оказываетъ на строеніе металла такое же вліяніе, какъ медленное охлажденіе.
Эвтектическій сплавъ съ 0,8% С, имѣющій только одну критическую точку, при температурахъ выше ея долженъ состоять только изъ мартензита, а ниже—только изъ перлита.
Резюмируя все сказанное выше о теоріи углеродистыхъ сплавовъ желѣза вообще, получимъ слѣдующую таблицу:
СОДЕРЖАНІЕ УГЛЕРОДА МЕНѢЕ 0.8°/0. Содержаніе углерода 0.8%. Содержаніе углерода болѣе 0,8%.
А) Въ незакаленномъ желѣзѣ. Только ферритъ, если желѣзо очень
бѣдно углеродомъ Только пер- Перлитъ и
Ферритъ и перлитъ, если содержаніе углерода достаточно; количество перлита растетъ, а феррита уменьшается, если содержаніе углерода въ желѣзѣ повышается. В) Въ закаленномъ желѣзѣ. Точка закала лежитъ выше точки А, Чернова. Только ферритъ, если желѣзо очень литъ. цементитъ.
бѣдно углеродомъ Только мар- Мартензитъ
Ферритъ и мартензитъ при большемъ содержаніи углерода въ желѣзѣ. Количество мартензита зависитъ отъ содержанія углерода въ желѣзѣ и отъ температуры закала; при очень высокой температурѣ закала даже бѣдное углеродомъ желѣзо состоитъ (повидимому) изъ мартензита. тензитъ. и цементитъ.
Такимъ образомъ предположеніе, что углеродистое желѣзо вполнѣ аналогично со сплавами вообще и съ растворомъ поваренной соли въ водѣ въ частности, а кромѣ этого, подобно сѣрѣ, претерпѣваетъ аллотропическія измѣненія,—является вполнѣ доказаннымъ.
Критическихъ точекъ у большинства сортовъ углеродистаго желѣза наблюдается три: Ага, Аг2 и Агх; наиболѣе важной и характерной точкой является Аг2, ибо желѣзо, нагрѣтое до Аг2, быстро теряетъ свои магнитныя свойства. Положеніе этой точки Аг2 разными изслѣдователями опредѣляется различно, такъ:
Roberts-Austen опредѣляетъ ее между .... <>00 и 550° С.
Curie.........................................около 550° С.
Arnold.................................между 525—400° С.
Morris........................................около 420° С.
Howe...........................................ниже 260° С.
Данныя различныхъ авторовъ, какъ видно, сильно разнятся между собою, но не надо забывать, что положеніе критическихъ точекъ вообще, а въ частности Аг2 зависитъ отъ химическаго состава испытуемаго желѣза, и точка Аг2 лежитъ тѣмъ ниже, какъ показали наблюденія Curie, чѣмъ больше примѣсей содержитъ желѣзо. Но кромѣ этого на положеніе критическихъ точекъ вообще оказываетъ замѣтное вліяніе внѣшнее давленіе, подъ которымъ происходитъ охлажденіе металла. Внѣшнее давленіе понижаетъ или повышаетъ критическія точки металла, все зависитъ отъ того, какое объемное измѣненіе металла наблюдается при переходѣ черезъ критическія точки. Такъ проф. Mallard u Le Chatelier, измѣняя искусственно внѣшнее давленіе, понизили критическую точку іодистаго серебра болѣе, чѣмъ на 100"*). Roberts-Austen**) подобнымъ же образомъ уменьшилъ рекалесценцію металловъ и вообще доказалъ, что сжатіе внѣшней оболочки стали при закалкѣ оказываетъ громадное вліяніе на структуру внутреннихъ частицъ закаливаемаго предмета; подобнаго же взгляда придерживается и np.Akerman***)
Примѣненіе мета.і.юірафіи. Что касается примѣненія металлографіи, то „я сдѣлалъ-бы ошибку“, говоритъ проф. Heyn, „еслибы началъ утверждать, что она призвана замѣнить практически испытанныя средства для испытанія желѣза: химическій анализъ и механическія испытанія матеріаловъ. Задача металлографіи не въ замѣнѣ, а въ пополненіи“. Металлографія наиболѣе важна какъ средство для изученія при роды желѣза и примѣняется тамъ, гдѣ химическій анализъ, который въ данномъ случаѣ вполнѣ сходенъ съ анализомъ камней, не даетъ достаточныхъ указаній для заключеній. Въ этомъ случаѣ металлографія оказываетъ намъ незамѣнимую услугу, и если бы мы упорно отказывались отъ нея, то это было бы равносильно тому, какъ если бы мы, отыскивая причины свойствъ какой нибудь каменной породы, напр. гранита, упрямо отказывались бы изслѣдовать изъ какихъ составныхъ частей состоитъ гранитъ и какія свойства имѣютъ эти части. Мало этого: сильное увеличеніе микроскопа открываетъ намъ пороки и недостатки металла, которые совсѣмъ не замѣтны невооруженному глазу, но очень часто влекутъ за собою существенныя поврежденія на практикѣ. Для примѣра укажу на случай, приводимый А. Ржешотарс.кимъ|), поломки вала, изготовленнаго однимъ германскимъ заводомъ для паровой машины въ Москвѣ. Хотя химическій составъ металла вполнѣ
*) Comptes rendus. 1884. t. ХСІХ р 157.
**) Proe. lust. Mei’h. Eng. 1893. р. 124.
•*•) Stahl und Eisen 1897. S. 913,
+) А. Р>ьем:отарскій. Микроскопическія изслѣдованія желѣза. Стр. 100. 1898.
24
удовлетворялъ назначенной цѣли и, повидимому, изломъ былъ безъ пороковъ, но однако микроскопическія изслѣдованія обнаружили, что вся поверхность шлифа усѣяна мелчайшими чечевицеобразными язвинами, которыя, безъ сомнѣнія, и были причиною поломки вала (Фиг. 20 таб. ІИ).
Нѣтъ ничего удивительнаго въ томъ, что прослойки шлака очень хорошо можно видѣть при помощи микроскопа (Фиг. 21 таб. III), а также внутреннія рванины, полученныя во время прокатки металла (Фиг. 22 таб. III), газовые пузыри мельчайшей формы (Фиг. 23, 24 таб. III), совершенно незамѣтные невооруженному глазу, и мѣста сварки кусковъ желѣза (Фиг. 25 таб. IV).
Нѣкоторые металлурги позднѣйшаго времени дѣлали попытки примѣнить микроскопію для опредѣленія вліянія постороннихъ примѣсей на структуру и качества желѣза. Такъ но наблюденіямъ А. Ржешо-тарскаго улучшающія свойства никкеля состоятъ въ томъ, что ферритъ подъ вліяніемъ никкеля выдѣляется въ видѣ весьма сложной сѣтки и, какъ бы гвоздями, соединяетъ зерна перлита (Фиг. 26 таб. IV). Чѣмъ больше содержаніе никкеля въ желѣзѣ, тѣмъ сильнѣе увеличивается связь зеренъ перлита,—развѣтвленія феррита глубже проникаютъ въ зерна перлита.' (Фиг. 27 таб. IV). Видъ зеренъ феррита въ никкелевой стали и ихъ относительная твердость указываютъ, что зерна феррита состоятъ не изъ чистаго желѣза, а изъ сплава желѣза съ никкелемъ. Такое развѣтвленіе зеренъ феррита въ зернахъ перлита придаетъ никкелевой стали большую вязкость и тягучесть. Обширныя химическія и микроскопическія изслѣдованія Ан-дрюса*) надъ различными поломками локомотивныхъ осей, бандажей, рельсъ и гребныхъ винтовъ позволяютъ считать, что главной причиной этихъ несчастныхъ случаевъ было присутствіе сѣры. Оказывается, что сѣра, давая нѣкоторыя химическія соединенія съ элементами желѣза, образуетъ вкраплины, на подобіе газовььѵь пузырей, среди структуры желѣза и тѣмъ, конечно, значительно ослабляетъ сопротивленіе металла (Фиг. 28, 29 таб. IV). (Черныя пятна на шлифахъ есть сѣрнистыя соединенія металла, — вкраплины).
Только благодаря наблюденіямъ металлографіи удалось подтвердить весьма серьезную гипотезу гір. Чернова о закалкѣ и отжигѣ стали. По вопросу о ликваціяхъ металлографія тоже можетъ дать весьма цѣнныя указанія. Явленія вы .ѣленія феррита въ цементитъ, въ широкомъ смыслѣ слова, надо причислять къ ликваціямъ. Нѣтъ никакого углеродистаго желѣза, кромѣ эвтектическаго которое, не проявляло бы
■) Microscopie interval flaws inducing fractur in steel by Thomas Andrews London. 189(>.
ликваціи. По в'ь болѣе узкомъ смыслѣ слова подъ ликваціей желѣза разумѣютъ явленіе обогащенія содержанія примѣсей въ той части сплава, которая затвердѣваетъ послѣ всѣхъ, а это уже прямо вытекаетъ изъ теоріи растворовъ. Въ слабыхъ растворахъ сначала застываетъ чистый растворитель, въ данномгь случаѣ углеродистое желѣзо, жидкая же масса еще болѣе обогащается посторонними тѣлами, скопляется въ срединѣ болванки и застываетъ. Аналитически это уже давно доказано, а металлографія даетъ яркую картину этого явленія, приготовляя для этого шлифы путемъ протравъ (Фиг. 30, 31 таб. IV).
Явленіе ликваціи наиболѣе серьезныя послѣдствія вызываетъ при отлитіи болванокъ изъ желѣза, предназначенныхъ для дальнѣйшей обработки, ибо скопленіе постороннихъ примѣсей въ срединѣ болванки значителино понижаетъ ея однородность и мех. свойства. Анализы такихъ отдѣленій въ срединѣ болванки даютъ слѣдующіе результаты*).
Fe. \In о. Si 0*. Ca 0. S. Р* Oj.
24,74 03,03 9,16 0,04 0,01 0,227
27,01 59,05 10,18 0,84 0,70 0,310
23,12 71,02 5,01 0,21 — 0,090
імъ образомъ внутреннія вкраплины болванки состоятъ глав-
нымъ образомъ изъ окисловъ главныхъ элементовъ желѣза и кромѣ этого, подобное отдѣленіе въ въ болванкахъ чаще всего встрѣчается въ верхней трети болванки, а слѣдовательно, все это вмѣстѣ взятое даетъ возможность сдѣлать слѣдующее предположеніе: кислородъ, растворенный в'ь расплавленномъ металлѣ во время охлажденія послѣдняго, поднимается постепенно къ верху болванки и окисляетъ по пути главные элементы желѣза Fe, Mn, Si, образуя съ ними легкоплавные шлаки; эти шлаки, а также и тѣ, что остались еще въ болванкѣ отъ плавки, вслѣдствіе меньшаго удѣльнаго вѣса, всплываютъ на верхъ болванки и собираются въ верхней трети ея. Примѣсь въ шлакахъ CaO, S и Pä Oö чаще всего встрѣчается въ болванкахъ мартеновской стали, когда плавку ведутъ изъ шихты съ большимъ содержаніемч» чугуна и, для ускоренія хода самого процесса плавки, къ шихтѣ, прибавляютъ руду и обрѣзки желѣза; такимъ образомъ CaO, S и Р-2 0.-„ навѣрное, переходятъ въ желѣзо еще во время самой плавки, какъ составныя части шихты.
На вредныя послѣдствія ликваціи стали надо обращать серьезное вниманіе при отлитіи отвѣтственныхъ валовъ; нельзя сильно перегрѣвать сталь до отливки, ибо съ температурой растетъ способность стали къ ликваціи. Такъ по ислѣдованіямч. Arnokl’a**) химическій составъ
*) Stall 1 und Eisen. S. 41. 1S97.
**) Stahl und Eisen. S. 307. 1897.
одного литого вала, поломка котораго вызвала большое несчастіе, въ различныхъ мѣстахъ былъ совершенно различенъ:
С Si' Mn Р S
Въ срединѣ вала . . 0,470 0,031 0,986 0,167 0,150
По краямъ вала . , . . 0,310 0,037 0,828 0,058 0,055
Очевидно, что главная причина поломки вала его неоднородность; средина вала, вслѣдствіе присутствія большаго количества сѣры и фосфора, была слабѣе его окраинъ, а поэтому и разрушеніе вала началось постепенно, незамѣтно, отъ его средины къ переферіи, что вполнѣ подтвердилось микроскопическими наблюденіями нр. ArnolcTa.
Примѣчаніе. Для уменьшенія явленія ликваціи стали надо .прибавлять отъ 60 до 120 грам. алюминія на тонну мартеновской стали и отъ 80 до 210 грам. алюминія на тонну бессемеровской стали. См. Borchers. Metallhüttenkuiide Aluminium. 1900.
Весьма обстоятельныя микроскопическія наблюденія были сдѣланы Stead’oMT» *) надъ причинами поломки рельсъ и бандажей даже послѣ незначительнаго срока службы. Рельсы, бывшія въ употребленіи, очень легко разрушаются при изгибѣ, если только головка рельса при этомъ работаетъ на растяженіе, т. е. обращена внизъ. Еще Smith **) замѣтилъ, что рельсъ, бывшій въ службѣ, снова пріобрѣтаетъ свои хорошія свойства и ничѣмъ не отличается отъ новаго, если только головку рельса обстругать приблизительно на 3 mm. толщины, но причину такого явленія не могъ выяснить. Только Stead’y подъ микроскопомъ удалось замѣтить на внутренней поверхности головки долго работавшаго рельса цѣлую серію рванинъ, проникающихъ на глубину 0,1 — 0,25 mm. и никогда не болѣе 3 mm. внутрь рельса (Фиг. 32 таб. IV). Дальнѣйшія микроскопическія наблюденія Stead’a показали, что головка рельса подъ вліяніемъ ударовъ ската поѣзда съ теченіемъ времени измѣняетъ свое строеніе, а сообразно съ этимъ и мех. свойства. Частицы металла подъ вліяніемъ ударовъ ската начинаютъ перемѣщаться по направленію движенія поѣзда, металлъ уплотняется, теряетъ свою вязкость и наконецъ подъ вліяніемъ дальнѣйшихъ ударовъ ската начинаетъ рваться съ поверхности. Рельсъ, бывшій незначительный періодъ въ употребленіи, имѣетъ только измѣненную по строенію головку безъ присутствія рванинъ; достаточно такой рельсъ нагрѣть до свѣтло-краснаго каленія и медленно охладить, чтобы всѣ хорошія механическія качества желѣза возвратились-бы обратно.
*) Stead „Microskopic metallography * „Micro-Mechanicas examination of old Steel rails and tyres“ Journl of the West of Scotland Jron and Steel Institute. Voll. IV. P 23 и 24
**) Stahl und Eisen. S. 304. 1897.
Наконецъ металлографіи принадлежитъ послѣднее слово въ дѣлѣ выясненія нѣкоторыхъ весьма интересныхъ явленій .механической обработки металловъ вообще. Словомъ задача металлографіи обширна и металлографія, какъ наука, несомнѣнно имѣетъ громадное будущее.
За недостаткомъ достаточнаго количества шлифовъ я не упомянулъ также въ своемъ краткомъ очеркѣ о весьма оригинальныхъ работахъ позднѣйшаго періода въ области металлографіи, но впрочемъ я питаю надежду, что въ очень недалекомъ будущемъ снова вернусь къ этимъ весьма интереснымъ вопросамъ.
Мягкая броневая сталь, прокатай, подъ вальцами.
Образецъ взятъ изъ средины мартенов. болванки съ содер. 0,69 °/о С. и 0,48 °/о Мп., нагрѣтъ до 550° С. и медленно охлажденъ, /—ферритъ.
ШШВаЛшшт літаі' •
№ 7. Ѵ=100.
№ 8. Ѵ=100. Кг 6. V=100.
Сталь съ 0,95°/о С. Рельефная Кованная сталь. /—ферритъ,
полировка, с—цементитъ.
Мягкая сталь съ 0,6°/о С. /—ферритъ.
№ 3. V=100.
Мягкая основная сталь съ 0,14°/о С. /—ферритъ, р—перлитъ.
/
№ 2. Ѵ=100.
Мягкая сталь съ 0,45 °/о С. /—ферритъ.
Сѣрый чугунъ, рафинированный
въ бессемер. ретортѣ, g— гра- Твердая отожженая сталь,
фитъ, р — перлитъ. Перлитъ.
№ 15. Ѵ=200.
Сталь съ 0,45 °/о С. нагрѣта до 825° и закалена при 720° С. Рельеф. полиров. съ протравой. Мартензитъ.
Кован. тигельн. сталь съ 0,92°/о С. Зернистый перлитъ.
Сталь съ 1,5 °/о С. Рельефная
полировка, с—цементитъ и Цементная сталь съ 1 °/о С. Рель-
м — мартензитъ. ефная полировка, с—цементитъ.
№ U. Ѵ=100. № 9. V = 100.
№ 12. Ѵ=1000.
Сталь съ 0.45 °/о С., нагрѣта до 800° и закалена при 720° С. Рельефная полиров. съ протравой.
№ 10. Ѵ=1000.
Сталь съ 1,24°,о С. Рельефная полировка, с—цементитъ.
Кованная литая сталь.
Цементная сталь, с — цементитъ, м—мартензитъ, ш—шлакъ.
Кованная литая сталь. Прокатанная сталь.
Томасовскій чугунъ послѣ 108 ч. отжига въ древес. углѣ. Рельефная полировка. £—(черное) углеродъ отжига, с—цементитъ, р— перлитъ.
№ 19. Ѵ=270.
Закаленная сталь съ 0,85°/о С. Мартензитъ.
№ 17. Ѵ=800.
№ 20. V=500.
Образецъ взятъ изъ сломавшагося вала.
№ 18. Ѵ=90.
Сѣрый чугунъ съ 0,72°/о Si., 1,43°/о Мп. и 1,8°/о Ph. Рельефная полировка, р—перлитъ (въ углубленіи), с—цементитъ (выдается) и g—графитъ.
Медленно охлажден. болван. изъ слабо перегрѣтаго желѣза.
Сталь съ содержаніемъ 0,03°/о S.
№ 32. Ѵ=5.
Видъ головки работавшаго рельса сверху.
№ 30.
Медленно охлажден. болван. изъ сильно перегрѣтаго желѣза.
Никкелевая сталь съ 0,3°/о С. и 3°/0 Ni. /—ферритъ.
№ 27. ' Ѵ=100.
Образецъ сварочнаго желѣза. Рельеф. полировка (мѣста сварки имѣютъ блестящую поверхность).
№ 25. Ѵ=1,І.
№ 28. Ѵ=500. № 26. Ѵ=100.
Сталь съ содержаніемъ 0,02°/о S. Никкелевая сталь съ 0,25°/о С. и
2°/о Ni. /—ферритъ.
