Август 11th, 2013
Некоторые элементы, будучи растворены в железе, могут, по-видимому, «внести» в сплав определенную долю ковалентной связи. Такая возможность наиболее вероятна для кремния, а при значительном содержании в сплаве — для марганца, что до некоторой степени подтверждается их влиянием на ряд свойств стали, как будет отмечено в дальнейшем. Этим, возможно, объясняется установленный экспериментально факт [84], что марганец до определенного содержания в стали увеличивает прочность межатомной связи в решетке у_железа> а затем начинает уменьшать ее. Но и для ванадия было найдено, что его влияние неоднозначно при разных температурах; он увеличивает прочность связи в сплаве с а-железом при повышенных температурах [85] и, наоборот, уменьшает ее при комнатной и средних температурах [80, 85]. Это обстоятельство, между прочим, еще раз показывает, что и в сплавах, как и в самом железе, необходимо считаться с изменением распределения электронов по уровням с изменением температуры. Тем более необходимо считаться с различными результатами взаимодействия электронных оболочек атомов легирующих элементов и железа в его а- и у-мо-дификациях, что, как увидим позднее, может иметь большое значение при фазовых превращениях в стали.Наиболее сложного взаимодействия электронных оболочек атомов следует ожидать в фазах, образуемых железом и другими переходными металлами с углеродом, а также с азотом и бором. В этом случае с большой долей вероятности можно предположить возникновение значительной доли ковалентной связи. Имеются основания считать, что углерод отдает rf-слою атома железа электрон, что, по нашему предположению, должно привести к уменьшению прочности межатомной связи в решетке железа за счет ослабления взаимодействия ионов. Причины такого взаимодействия пока еще, естественно, очень трудно установить. Если даже пренебречь сродством к электрону (около 0,7 эв), то первый ионизационный потенциал свободного атома углерода (11,24 эв) и тем более азота (14,47 эв) значительно превышает первый ионизационный потенциал атома железа в кристалле (рис. 17). По мнению Я. С. Уманско-го [622], здесь сказывается увеличение межатомных расстояний при внедрении атомов неметалла, вызывающее уменьшение энергии валентных электронов. Но этого источника компенсации едва ли может быть достаточно. Возможно, что когда ОДИН электрон металла, в частности, железа, образует с углеродом или азотом ковалентную связь, взаимодействие между атомом неметалла и атомом металла усиливается и определяется вторым ионизационным потенциалом последнего (рис. 17). Тогда способность металла к образованию карбидов или нитридов должна определяться главным образом склонностью его атомов к образованию ковалентной связи с атомами углерода или азота, а энергетический баланс при образовании соответственной фазы и стойкость последней должны быть результатом этого сложного взаимодействия.
