Діаграма Fe-C – Історія її еволюції
Анотація
Розглядається еволюція концепцій і методів фізичних та хімічних наук, що сприяли формуванню діаграми Fe-C протягом минулих століть. Незважаючи на класичні знання, існують відмінності у представленні діаграми Fe-C ученими з різних країн, зокрема дані науковців з Німеччини, Польщі, України, США та Австралії дещо не збігаються. Автори намагалися розібратися у причинах цієї розбіжності. Для проведення дослідження використовувалися загальні наукові методи пізнання: порівняльний аналіз і синтез, а також хронологічний підхід. Зазначається, що перші дослідження вмісту вуглецю у сталі були проведені в 1802 році. Подальший розвиток дослідження розпочався у 1827–1829 роках, коли було встановлено, що графіт – це чистий вуглець. Наголошується, що наступні дослідження вмісту вуглецю в сталі та чавуні пов’язані зі спробами створити перші графіки залежності вмісту вуглецю і температури. Це, в свою чергу, сприяло розвитку промислової революції. Вважається, що першу повну діаграму представив у 1897 році Робертс-Аустен. Пізніше, із використанням рентгенівських методів та мікроскопії, діаграма Fe-C поступово набула нового вигляду. На початку 20-го століття учені активно пропонували свої фазові діаграми. Дослідження, проведені науковцями з різних країн впродовж 1909–1911 років, були об’єднані, це відбулося на 6-му Конгресі Міжнародної асоціації для випробування матеріалів, що призвело до уніфікації назв фазових перетворень. Подальші дослідження до початку Другої світової війни були спрямовані на створення «чистої» сталі, тобто без шкідливих домішок, та уточнення температур фазових перетворень. Період Великої Депресії в США та війни в Європі не сприяли науковим експериметам. У той самий час для масового виробництва сталі та чавуну похибки в критичних точках на декілька градусів не мали суттєвого впливу, тобто уточнення температур фазових перетворень не вважали доцільним. Сучасна тенденція у наукових дослідженнях спрямована на вирішення екологічних проблем, спричинених промисловою революцією.
Завантаження
Посилання
Austin, J. B. (1948). C-Fe Carbon-Iron. In T. Lyman (Ed.), Metals Handbook (pp. 1181–1182). Cleveland: American Society for metals.
Authier, A. (2013). Early Days of X-ray Crystallography. Oxford: Oxford University Press. https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780199659845.001.0001
Berzelius, J. J. (1841). Jahresbericht über die Fortschritte der Physischen Wissenschaften, 20. Tübingen: Heinrich Laupp. Retrieved from https://www.digitale-sammlungen.de/de/view/bsb10130758?q=%28Jahresbericht+%C3%BCber+die+Fortschritte+der+physischen+Wissenschaften+1841%29&page=30,31 [in German].
Bhadeshia, H. K. D. H., & Honeycombe, R. (2006). Iron and its interstitial solid solutions. In Steels: Microstructure and Properties (3rd ed.) (pp. 1–16). Oxford: Butterworth-Heinemann. http://dx.doi.org/10.1016/B978-075068084-4/50003-0
Bobrova, T. B. (2016). Osnovy materialoznavstva. Navchalnyi posibnyk ‒ [Basics of materials science. Tutorial]. Kyiv: GURT Resource Center. Retrieved from https://www.gurt.org.ua/uploads/news/files/2016-8/Матеріалознавство-min.pdf [in Ukrainian].
Chicco, B., & Thorpe, W. R. (1982). Experimental determination of the austenite + liquid phase boundaries of the Fe-C system. Metallurgical and Materials Transactions A, 13, 1293–1297. https://doi.org/10.1007/BF02645513
Chicco, B., & Thorpe, W. R. (1983). A further determination of the austenite solidus of the Fe-C system. Metallurgical and Materials Transactions A, 14, 312–314. https://doi.org/10.1007/BF02651629
Cleaves, H. E., & Hiegel, J. M. (1942). Properties of high purity iron. Journal of Research of the National Bureau of Standards, 28(5), 643–669. http://dx.doi.org/10.6028/jres.028.027
Debye, P., & Scherrer, P. (1916). Interferenzen an regellos orientierten Teilchen im Röntgenlicht. I. In Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse, 1916 (pp. 1–15). Berlin: Weidmanndsche Buchhandlung. Retrieved from https://gdz.sub.uni-goettingen.de/id/PPN252457811_1916?tify=%7B%22view%22:%22info%22,%22pages%22:%5B5%5D%7D [in German].
Eckstein, H.-J. (1969). Wärmebehandlung von Stahl: Metallkundliche Grundlagen. Leipzig: Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie VEB [in German].
Fedirko, P. Krol, V., Hutsol, T., … & Dziedzic, B. (2017). Materialoznavstvo i sliusarna sprava ‒ [Materials science and metalworking]. Krakow, Kamianets-Podilskyi: Traicon. Retrieved from https://depot.ceon.pl/bitstream/handle/123456789/13411/MATERIALS%20SCIENCE%20AND%20METALWORKING.pdf?sequence=1&isAllowed=y [in Ukrainian].
Finanzierung des SALCOS®-Programms gesichert (2023). Stahl und Technik, (3), 30‒31. Retrieved from https://www.stahl-und-technik.de/artikel/finanzierung-des-salzgitter-salcos-programms-gesichert [in German].
Geiger, C. (1925). Die Begriffe “Eisen” und “Stahl”. In C. Geiger, (Ed.), Handbuch der Eisen- und Stahlgießerei. (pp. 1‒7). Berlin, Heidelberg: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-90865-1_1 [in German].
Gutnyk, M. (2012). Robert Forester Miushet – liudyna, yaka nadala formu suchasnomu svitu [Robert Forester Mushet – the man who gave a shape to the modern world]. Materialy 11-yi Vseukrainskoi naukovoi konferentsii «Aktualni pytannia istorii nauky i tekhniky» [Materials of the 11th All-Ukrainian Scientific Conference “Current Issues in the History of Science and Technology”], Kyiv, October 4-6, 2012, (pp. 253–255). Kyiv: Center for Monument Studies of the National Academy of Sciences of Ukraine and UTOPIK [in Ukrainian].
Hartbrich, I. (2023, June 19). Thyssenkrupp und Zweiter Kohleausstieg an der Ruhr. VDI Nachrichten. Retrieved from https://www.vdi-nachrichten.com/technik/werkstoffe/thyssenkrupp-und-der-zweite-kohleausstieg-an-der-ruhr/ [in German].
Heyn, E. (1912). Report on the progress of metallography since the commencement of the year 1909 to the end of the year 1911. In Sixth congress of the International Association for Testing Materials, held in New York, September 3‒7, 1912, Vol. 1, Part II(1). New York: McGraw-Hill. Retrieved from https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=coo.31924004059048&seq=105
Horstmann, D. (1985). Das Zustandsschaubild Eisen-Kohlenstiff und die Grundlagen derv Wärmebehandlung der Eisen-Kohlenstoff-Legierungen. Düsseldorf: Verlag Stahleisen [in German].
Howe, H. M., & Sauveur, A. (1912) The Nomenclature of the Microscopic Substances and Structures of Steel. In Sixth congress of the International Association for Testing Materials, held in New York, September 3‒7, 1912, Vol. 1, Part II(7). New York: McGraw-Hill. Retrieved from https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=coo.31924004059048&seq=246
Hucińska, J. (1995). Мetaloznawstwo materiały do ćwiczeńlaboratoryjnych. Gdansk: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej. Retrieved from https://pbc.gda.pl/dlibra/publication/edition/4096/content [in Polish].
Industrienormen Deutsche (1922). Werkstoffnormen für Eisen und Stahl, herausgegeben vom Normenausschuß der Deutschen Industrie. Berlin: Selbstverlag des Normenausschusses [in German].
Ito, A., Langefeld, B., & Götz, N. (2020). The Future of Steel making ‒ How the European Steel Industry Can Achieve Carbon Neutrality. Munich: Roland Berger GMBH. Retrieved from https://www.rolandberger.com/publications/publication_pdf/rroland_berger_future_of_steelmaking.pdf
Karsten, C. J. B. (1816). Handbuch der Eisenhüttenkunde. Vol. 1: Die Eigenschaften des Eisens. Halle: Curt. Retrieved from https://www.digitale-sammlungen.de/de/view/bsb10706033?page=,1 [in German].
Kayser, F. X., & Patterson, J. W. (1998). Sir William Chandler Roberts-Austen – His role in the development of binary diagrams and modern physical metallurgy. Journal of Phase Equilibria, 19, 11‒18. https://doi.org/10.1007/BF02904718
Kleier, T., & Hansmann, Th. (2023). Maßgeschneiderte Dekarbonisierung. Stahl und Eisen, 06, 16–17 [in German].
Kueppers, M., Hodgson, D., Levi, P., Vass, T., & Lechtenbohmer, T. (2022). Iron and Steel. International Energy Agency. Retrieved from https://www.iea.org/reports/iron-and-steel
Läpple, V. (2022). Wärmebehandlung des Stahls. Haan-Gruiten: Europa-Lehrmittel [in German].
Ledebur, A. (1888). Über die Benennung der verschiedenen Kohlenstofform en im Eisen. Stahleisen, 742 [in German].
Ledebur, A. (1906). Handbuch der Eisenhüttenkunde, Vol. 1: Für den Gebrauch im Betriebe wie zur Benutzung Beim Unterrichte Bearbeitet; Einführung in die Eisenhüttenkunde (Classic Reprint). Leipzig: Arthur Felix [in German].
Lee, D. N., & Han, H. N. (2012). Directed growth of ferrite in austenite and Kurdjumov-Sachs orientation relationship. Materials Science Forum, 715–716, 128–133. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.715-716.128
Leitprojekt Dekarbonisierung. (2023). Stahl und Eisen, 03, 16–17 [in German].
Ma, Y., Bae, J. W., Kim, S.-H., Jovičević-Klug, M., Li, K., Vogel, D., … & Raabe, D. (2023). Reducing iron oxide with ammonia: A sustainable path to green steel. Advanced Science, 10, 2300111. https://doi.org/10.1002/advs.202300111
Mourelo, J. R. (1916). L’oeuvre de Proust en Espagne. Revue scientifique, 54, 257–266 [in French].
Mushet, D. (1802). XXIV. On the different proportions of carbon which constitute the various qualities of Crude iron and steel. Philosophical Magazine, 13(50), 142–149. https://doi.org/10.1080/14786440208676104
Nürnberger, F., Frolov, I., Grydin, O., Gutnyk, M., & Blank, T. (2022). Materials Testing. Hannover. https://doi.org/10.57961/5fbf-7745
Osmond, F. (1886). Sur les phénomènes qui se produisent pendant le chauffage et le refroidissement de l’acier fondu. Comptes rendus,103, 743–746; 1135–1137 [in French].
Osmond, F., & Cartaud, G. (1906). Die Kristallographie des Eisens. Metallurgie, 3, 522 [in German].
Ostwald, W. (1974). J. B. Richter. In Günther Bugge: Das Buch der grossen Chemiker, Vol. 1 (p. 375). New York, Weinheim: Verlag Chemie [in German].
Pawłowski, B. (2012). Temperatura przemiany magnetycznej cementytu, XL Szkoła Inżynierii Materiałowej, 24–27 IX 2012 (pp. 1–5). Kraków: Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Retrieved from https://www.researchgate.net/profile/Bogdan-Pawlowski/publication/251880650_Temperatura_przemiany_magnetycznej_cementytu/links/0c96051f247cc3500e000000/Temperatura-przemiany-magnetycznej-cementytu.pdf [in Polish].
Pawłowski, B. (2017). 8. Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna stali. In Wydzial Chemiczny Technologia Chemiczna (pp. 144–167). Retrieved from https://www.studocu.com/pl/document/politechnika-slaska-w-gliwicach/wydzial-chemiczny-technologia-chemiczna/dr-inz-bogdan-pawlowski-obrobka-cieplna-i-cieplno-chemiczna-stali/31346752 [in Polish].
Pfender, M. (1990). Martens Adolf. In Neue Deutsche Biographie (NDB), 16, (pp. 266–273). Berlin: Band Duncker & Humblot. Retrieved from https://www.deutsche-biographie.de/pnd116800453.html#ndbcontentCC-BY-NC-SA [in German].
Roberts-Austen, W. C. (1897). Fourth report to the alloys research committee. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, 52(1), 31‒100. https://doi.org/10.1243/PIME_PROC_1897_052_009_02
Rocke, A. J. (2005). In search of El Dorado: John Dalton and the origins of the atomic theory. Social Research: An International Quarterly, 72(1), 125–158. https://doi.org/10.1353/sor.2005.0003
Roeser, Wm. F., & Wensel, H. T. (1941). Freezing temperatures of high purity iron and some steels. Journal of Research of the National Bureau of Standards, 26(4), 273–287. https://doi.org/10.6028/jres.026.015
Roozeboom, H. W. B. (1900). The Metallographist, 3, 293–300.
Ruer, R., & Klesper, R. (1914). Die γ-δ-Umwandlung des reinen Eisens und ihre Beeinflussung durch Kohlenstoff, Silizium, Kobalt und Kupfer. Ferrum, 11, 257‒261 [in German].
Sefström, N. G. (1828). Berättelser rörande göromalen vid Bergsskolan ar 1827. Jern-Kontorets Annaler, 12, 145 [in German].
Sefström, N. G. (1829). Versuche zur Ausmittlung der Natur des Graphits. Annalen der Physik, 16, 168 [in German].
Seljakow, N., Kurdjumow, G., & Goodtzow, N. (1927). Eine röntgenografische Untersuchung der Struktur des Kohlenstoffstahls. Zeitschrift für Physik, 45, 384–408. https://doi.org/10.1007/BF01343061 [in German].
Shakhnazarov, K., & Pryakhin, E. (2016). Plasticity anomaly of iron as a result of transformation at ~650°C. Journal of Mining Institute, 217, 150–154. Retrieved from https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5093/2958 [in Russian].
The engineering and mining journal. (1912, September 14). The engineering and mining journal, 94(11), 484.
Timofeeva, L., & Komarova, G. (2013). Materialoznavstvo ta tekhnolohiia konstruktsiinykh materialiv. Chastyna 1 [Materials science and technology of structural materials: Lecture notes. Part 1]. Kharkiv: UkrDAZT. Retrieved from http://lib.kart.edu.ua/handle/123456789/6702 [in Ukrainian].
Tyrkiel, E. (1963). Wykres zelazo-węgiel w rozwoju historycznym. Wroclaw-Warszawa-Krakow: Wydawnictwo Polskiej Akademii Nauk [in Polish].
Vercammen, S. (2022, August 1). Steel. Transition to net zero, McKinsey Quarterly. Retrieved from https://www.mckinsey.com/capabilities/sustainability/our-insights/spotting-green-business-opportunities-in-a-surging-net-zero-world/transition-to-net-zero/steel
Wadsworth, J., & Sherby, O. D. (1997). The History of ultrahigh carbon steels. The Metallurgical Society 1997 Materials week, Indianapolis, IN (United States), September 14–17, 1997, (pp. 1‒42). Retrieved from https://www.osti.gov/servlets/purl/611842
Wessel, H. A. (2009). Globale Unternehmensaktivitäten im Spannungsfeld von unternehmerischem Gestaltungswillen und (wirtschafts-) politischen Realitäten. Das Beispiel der Familie Mannesmann aus Remscheid. In Hilger, Susanne/Soénius, Ulrich S. (Hg.), Familienunternehmen im Rheinland im 19. und 20. Jahrhundert, (pp. 66–102). Köln: Stiftung Rheinisch-Westfälisches Wirtschaftsarchiv [in German].
Westgren, A., & Lindh, A. E. (1921). Zum Kristallbau des Eisens und Stahl. Zeitschrift fuer Physikalische Chemie, 98(1), 181‒210. https://doi.org/10.1515/zpch-1921-9815 [in German].
Westgren, A., & Phragmen, G. (1922). X-rays studies on the crystal structure of steel. Journal of the Iron and Steel Institute, 105, 241–273.
Wisniak, J. (2003). Hendrik-Willem Bakhuis Roozeboom: Equilibrium and Phase Topology. Journal of Phase Equilibria, 24, 422–430. https://doi.org/10.1361/105497103770330073
Кількість переглядів: 1488 Кількість завантажень PDF: 1354
Авторські права та ліцензування
Ліцензійні умови: автори зберігають авторське право, а також надають право журналу публікувати оригінальні наукові статті, що містять результати експериментальних і теоретичних досліджень і не знаходяться на розгляді для опублікування в інших віданнях. Всі матеріали поширюється на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим розповсюджувати роботу з визнанням авторства цієї роботи і першої публікації в цьому журналі.
До рукопису статті додається підписана авторами відсканована копія «Угоди» про передачу авторами прав на публікацію рукопису і подальше розміщення статті в інтернеті (у форматі * .pdf або * .jpg).
Цією угодою автор засвідчує, що поданий матеріал:
- не порушує авторських прав інших осіб або організацій;
- не був опублікований раніше у інших видавництвах та не був поданий до публікації у інші видання.
Автор передає редколегії журналу "Історія науки і техніки" права на:
- публікацію статті українською (англійською та російською) мовою та розповсюдження її друкованої версії.
- переклад статті англійською мовою (для статей українською та російською мовою) та розповсюдження друкованої версії перекладу.
- розповсюдження електронної версії статті, а також електронної версії англомовного перекладу статті (для статей українською та російською мовою), через будь-які електронні засоби (розміщення на офіційному web-сайті журналу, в електронних базах даних, репозитаріях тощо).
Автор зберігає за собою право без узгодження з редколегією та засновниками:
- Використовувати матеріали статті повністю або частково з освітньою метою.
- Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
- Використовувати матеріали статті для підготовки тез, доповідей конференцій, а також усних презентацій.
- Розміщувати електронні копії статті (у тому числі кінцеву електронну версію, завантажену з офіційного web-сайту журналу) на:
- персональних web-ресурсах усіх авторів (web-сайти, web-сторінки, блоги тощо);
- web-ресурсах установ, де працюють автори (включно з електронними інституційними репозитаріями);
- некомерційних web-ресурсах відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).
В усіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов’язковим.
