Железо
Железо - блестящий серебристо-белый пластичный металл. При обычном давлении существует в четырех кристаллич. модификациях.
До 917 °С существует α-Fe с объемноцентрир. кубич. решеткой; α-Fe ферромагнитно, но при 769 °С (точка Кюри) переходит в парамагн. состояние без изменения сингонии и др. св-в, кроме магнитных. Парамагн. железо (β-Fe) устойчиво в интервале 769-917 °С. В интервале 917-1394 °С существует γ-Fe с гранецентрир. кубич. решеткой; Выше 1394°С существует δ-Fe с объемноцентрир. кубич. решеткой.
Ниже приводятся данные о физ. св-вах железа с общим содержанием примесей не более 0,01%. Твердость по Моосу 4-5. Для отожженного образца относит. удлинение 40-50%, модуль сдвига 76,4-78,4 ГПа, твердость по Бринеллю 588-686 МПа.
Железо - металл умеренной хим. активности.
Жидкое железо неограниченно растворяет Al, Cu, Mn, Ni, Co, Si, Ti, хорошо растворяет V, Сr и Pt, ограниченно - Mo, Sn, С, S, P, As, H2, N2, О2, не растворяет Pb, Ag, Bi. С углеродом образует твердые р-ры внедрения - феррит и мартенсит с α-Fe, аустенит с γ-Fe. В железа сплавах углерод присутствует также в виде графита и цементита Fe3C.
В зависимости от содержания С в железе различают: мягкое железо (< 0,2% С), сталь (0,2-1,7% С) и чугун (1,7-5% С).
В сухом воздухе при т-рах до 200 °С на пов-сти компактного железа образуется тончайшая оксидная пленка, защищающая металл от дальнейшего окисления. Выше 200 °С скорость коррозии железа увеличивается, образуется слой окалины; внутр. зона ее состоит из вюстита FеxО (х = 0,89-0,95), поверх него лежит слой Fe3O4, затем Fe2O3. Ржавление железа (атм. коррозия) во влажном воздухе, особенно содержащем капли морской воды, идет быстрее; ржавчина содержит также и гидроксиды железа, в осн. FeO(OH).
Железо не раств. в воде и р-рах холодных щелочей, реагирует с разб. к-тами, образуя соли Fe(II), и горячими конц. р-рами щелочей.
Конц. HNO3 и H2SO4 пассивируют железо благодаря образованию нерастворимой в к-тах оксидной пленки.
Азот в малых концентрациях образует с железом твердые р-ры внедрения, в больших - нитриды Fe2N и др. При нормальном давлении ок. 917°С р-римость N2 в α-Fe до 0,01 ат. %, в γ-Fe ок. 0,1 ат. %.
Железо способно поглощать Н2 при травлении к-тами и в процессе катодного выделения железа при электролизе. Адсорбируясь на дефектах структуры, водород резко снижает прочность и пластичность железа (т. наз. водородная хрупкость). Твердое железо поглощает Н2 с образованием твердых р-ров внедрения. Р-римость Н2 в железе при комнатной т-ре менее 0,005%, в расплавленном железе - почти в 25 раз больше. Гидриды железа существуют только при высоких давлениях Н2; известны гидриды интерметаллидов железа, напр. TiFeH2 .
С СО железо образует железа карбонилы, в к-рых железо формально проявляет нулевую степень окисления.
При нагр. железо реагирует с галогенами, особенно легко с Сl2, т. к. образующийся FeCl3 летуч и не создает на пов-сти металла защитной пленки. Напротив, FeF3 нелетуч, поэтому компактное железо устойчиво к действию F2 до 250-300 °С.