Чистое железо

В книге профессора В.С.Меськина о производстве высококачествен­ной стали можно прочесть: "Тех­нические свойства химически чи­стого железа еще неизвестны, так как до сих пор химически чистое железо не получено даже в лабо­раторных условиях". Удивитель­но, не правда ли? В мире ежегод­но производятся сотни миллио­нов тонн стали и, оказывается, люди не могут увидеть чистого железа.

Многие   полученные  ранее данные о структуре и свойствах железа и его сплавов устарели, так  как были определены на недостаточно чистых образцах. Механические, электрические и химические свойства чистейшего железа отличаются от свойств технического железа. Поэтому металловедам очень важно полу­чить  чистейшие металлические кристаллы   и   исследовать   их свойства. Сейчас закладываются основы металловедения железа и стали особо высокой чистоты, что, бесспорно, скажется на раз­личных областях техники. Член-корреспондент АН СССР Е.М. Савицкий считал, что вся новая техника построена на вновь вы­явленных свойствах материалов.

Изучая чистое железо, выяс­нили, что оно имеет хорошие магнитные свойства. Магнитная проницаемость его в десятки раз выше, чем обычного технически чистого железа, содержащего около 0,665 % примесей. Коэр­цитивная же сила ниже, чем у технически чистого железа. Это объясняется тем, что указанное свойство в высшей степени чув­ствительно к малейшим искаже­ниям кристаллической решетки, вызываемым примесями. Чистое железо обладает очень высокой стойкостью против коррозии. Другие свойства с увеличением чистоты железа изменяются зна­чительно слабее.

Говоря  о чистом железе, интересно отметить, что, кроме самородков золота и платины, встречается в природе и самород­ное железо. Оно упоминается в "Словаре коммерческом" В.Левшина  (1789 год): "Так назы­вается железо, совсем приуго­товленное природою в недрах земных и совсем очищенное от веществ посторонних столько, что можно из него ковать без переплавки всякие вещи. Г.Руель получил через Восточно-индийскую компанию кусок такого самородного железа из Сенегала, где находится оное в преве­ликих глыбах. Сей ученый химик ковал оное в прутки и на- I шел, что оное без переплавки на всякую поделку способно. В Сибири во многих местах находят самородное железо".

Появление самородных ме­таллов на поверхности планеты и до сих пор одна из самых запутанных загадок природы. Гео­логи считают, что легче найти самородки золоте или платины, чем чистое железо.

Каждая такая находка считается сенсацией. В 1982 году экспедиция советских геологов  в отрогах   Кураминского хребта в Киргизии в магматической породе обнаружила самородный хром, рассыпанный мельчайшими шариками, а рядом – выделения самородного железа, когенита и муссанита — тоже редких минералов. Глубин­ное происхождение самородков подтверждено изотопным анали­зом. Самородки образовались на глубине около 60 километров и были вынесены наверх пото­ком магмы.

В природе есть еще два весьма редко встречающихся ес­тественных железоникелевых сплава: аварюст (FeNi2> и жозефенит (FeaNis), которые най­дены в виде гранул и мелкой гальки. Самородное железо встречается очень редко и пото­му практического значения не имеет. В отличие от метеоритно­го железа, всегда содержащего сравнительно много никеля, са­мородное имеет не более 2 % никеля, иногда до 0,3 % кобаль­та, около 0,4 % меди и до 0,1 % платины, оно обычно очень бедно углеродом.

Однако при известных усло­виях происходит и образование самородного чугуна, например вследствие контакта раскален­ного углерода с железной рудой. В 1905 году геолог А.А. Иностран­цев обнаружил в районе Русско­го острова на Дальнем Востоке небольшие пластообразные ско­пления самородного чугуна, на­ходящегося на глубине 30 — 40 метров под скальными порода­ми морского берега. В извле­ченных через буровую скважину образцах чугуна оказалось около 3,2 % углерода, 1,55 % кремния и 0,66 % марганца.

Образование самородного железа в земной коре связыва­ют с процессами застывания маг­мы. Выделяется оно из окислов или сульфидов железа в резуль­тате восстановительных процес­сов, протекающих при наличии в магме углерода. Поэтому вместе с самородным железом находят минерал когенит —  железони-келевый   карбид   (FeNiCO)3С. П

о мнению А.А.Иностранцева, самородный чугун с Русского острова образовался в результа­те извержения огненно-жидкого потока горной породы — квар­цевого порфира на поверхность обнаженных слоев каменного уг­ля, среди которых имелось нес­колько слоев железной руды. В присутствии этой естественной шихты под влиянием высоких температур и без доступа воз­духа произошло выделение из каменного угля углеводородов и оксида углерода. Эти соедине­ния химически взаимодейство­вали со слоями железной руды, превращая их в массу чугуна.

Какая же все-таки степень чистоты железа достигнута в на­ши дни? В наиболее чистом, карбонильном железе содержи­тся всего 0,00016 % примесей. Много ли это? В известной же­лезной колонне в Дели, славя­щейся чистотой железа, примесей содержится 0,28000 %, то есть в 1750 раз больше.