чено, що залізо в легованих сталях утворює тверді розчини, евтектичні тверді сплави і интерметаллические з'єднання з численними елементами. Приклади інтерметалевих з'єднань: Fe 3 Mo 2, Fe 5 Nb 3, FeCr, FeZn 7, Fe 5 Zn 21, Fe 2 Sn, FeSn, FeSn 2, Fe 2 W, Fe 3 W 2, Fe 3 Zr 2, Fe 3 Ti , FeAl 3, Fe 2 N, Fe 4 N, Fe 3 P, Fe 3 C, Fe 2 C, Fe 3 Si 2, FeSi, FeSi 2 і Fe 2 Si.
Основним легуючим елементом заліза є вуглець. Введений у відносно невеликих кількостях вуглець істотно змінює характер і властивості заліза. Вже говорилося про те, що сплави заліза з іншими елементами, що містять 0-1,7% вуглецю, відносяться до сталей, а містять 1,7-6,7% вуглецю, - до чавунів. Вуглець може перебувати в залозі у вигляді графіту (елементний вуглець) або у формі цементиту.
Системи залізо - вуглець з вмістом вуглецю понад 6,67% не розглядаються, оскільки в техніці використовуються тільки сплави, що містять приблизно до 5% вуглецю. Вуглець сприяє збільшенню міцності, твердості, опору і зменшенню пластичності. [16]
Механічні властивості заліза залежать від ступеня його чистоти. У чистому стані залізо досить м'яко, ковке, тягуче, в'язко, воно добре проводить тепло і електрику. При забрудненні заліза різними неметалами або металами механічні властивості його в значній мірі змінюються.
У компактному стані чисте залізо стійко в сухому повітрі і іржавіє у вологому повітрі, перетворюючись на Fe 2 O 3 · n Н 2 O (де n має значення, близьке до одиниці) - іржу; остання утворює пористу, рихлу плівку, яка не оберігає залізо від дії кисню.
Коли забруднене залізо стикається з вологою і двоокисом вуглецю з атмосфери, на поверхні металу утворюються гальванічні пари, в яких залізо, будучи негативним елементом, руйнується. Через електрохімічної корозії поверхню забрудненого заліза у вологому повітрі за короткий час покривається іржею. Іони Fe 2+ з аніонами ОН - (з води) або СО 3 2- (утворилися при розчиненні СO 2 у воді) утворюють Fe (OH) 2 або FeCO 3, які у водному середовищі і в присутності кисню перетворюються на Fe (OH) 3 (або в Fe 2 O 3 · 3H 2 O). [19]
Для оберігання заліза від дії корозійних агентів його покривають шаром олійної фарби, емалі або іншого металу: Zn (цинкування), Sn (лудіння), Сr (хромування), Ni (нікелювання), Cd (кадмування) , РЬ (Свинцювання) - або проводять поверхневе окислення розплавленим NaNO 3 або KNO 3.
Пари води розкладаються нагрітим до червоного залізом вище 700 ° по обратимому рівнянню:
Fe + 4H 2 O=Fe 3 O 4 + 4H 2?
При кімнатній температурі залізо розчиняє приблизно 0,005% водню. При цьому утворюється гідрид включення FeH, який сприяє збільшенню твердості заліза:
Fe + 4H 2 O=2FeH
Один грам заліза розчиняє при 1 530 ° C 0,272 см 3 водню, при 1550 ° - 0,279 см 3 водню і при 1 650 ° - 0,310 см 3 водню.
Насичене воднем залізо при нагріванні на повітрі до 900 ° втрачає значну частину цього газу.
При звичайній температурі сухий кисень не взаємодіє з залізом. При нагріванні полірованої залізної пластинки в кисні вище 150 ° спостерігається потемніння її поверхні, а при нагріванні до сказу утворюється магнетит:
Fe + 2O 2=Fe 3 O 4
При 1 900 ° в присутності кисню залізо повністю перетворюється в оксиди.
При? 900 ° розчинність кисню в?-Fe Дорівнює 0,18%, а в?-Fe І?-Fe Вона більше. Залізо з невеликим вмістом кисню утворює тверді і крихкі сплави.
При нагріванні залізо взаємодіє з газоподібним хлором, перетворюючись на Fe 2 Cl 6, але не вступає в реакцію з рідким хлором. При дії парів брому або йоду на порошкоподібну кристалічна залізо отримують Fe 3 Br 8 (або 2FeBr 3 · FeBr 2) і Fe 3 I 8 (або 2FeI 3 · FeI 2):
Fe + 3Cl 2=Fe 2 Cl 6
Fe + 4Br 2=Fe 3 Br 8
Нагріванням порошкоподібного металевого заліза в парах брому при 190 ° отримують Fe 2 Br 6:
Fe + 3Br 2=Fe 2 Br 6
Тонко подрібнене залізо взаємодіє при нагріванні з сіркою, утворюючи сульфіди FeS, FeS 2:
Fe + S (ромбіч.)=FeS Fe + 2S (ромбіч.)=FeS 2
Сірка погано розчинна у залозі, але сульфід заліза FeS (зі сплавів системи залізо - сірка) утворює з залізом евтектику, яка містить 30% сірки, плавиться при 985 °, володіє ламкістю при червоному калении і погіршує якість заліза (чавуну або сталі).
При нагріванні залізного порошку в струмі аміаку утворюються нітриди Fe 2 N, Fe 4 N:
Фосфор, ...
