ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Строение металлических сплавов из "Технология металлов Издание 2 " Л 4еталлические сплавы можно также получать методами порошковой металлургии, диффузией и другими методами. Преимущественное использование в технике металлических сплавов объясняется тем, что они обладают более ценными, чем чистые металлы, комплексами механических, физических и технологических свойств. [c.143] К основным понятиям в теории сплавов относятся система, компонент, фаза. [c.143] Система — группа тел, выделяемых для наблюдений и изучения. В металловедении системами являются металлы и металлические сплавы. Чистый металл является простой (однокомпонентной) системой. Сплавы состоят из двух илн большего числа компонентов и являются сложными системами. [c.143] Компонентами называют вещества, образующие систему, взятые в наименьшем числе. В металлических сплавах компонентами могут быть элементы (металлы и неметаллы) и химические соединения (не диссоциирующие при нагревании). [c.143] Фазой называется однородная часть системы, отделенная от другой части системы (фазы) поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав или структура изменяются скачком. Например, при кристаллизации чистого металла в системе имеются две фазы жидкая (расплавленный металл) и твердая (зерна затвердевшего металла). В твердых сплавах фазами могут быть зерна чистого металла, зерна твердого раство ра и зерна химического соединения. [c.143] При образовании сплавов в процессе их затвердевания возможно различное взаимодействие компонентов. [c.144] Если в процессе кристаллизации сила взаимодействия между однородными атомами окал-сется больше силы взаимодействия между разнородными атомами, то после кристаллизации образуется механическая смесь, состоящая из зерен чистых металлов. В этом случае в твердом сплаве будут присутствовать зерна одного чистого металла и рядом с ними зерна другого чистого металла. Такая форма взаимодействия возникает при большом различии в свойствах входящих в сплав металлов. [c.144] Другой формой взаимодействия между веществами, входящими в состав сплава, является образование твердых растворов. В твердом растворе так же, как и в чистых металлах, атомы в пространстве расположены закономерно, образуя кристаллическую решетку. Этим они и отличаются от жидких растворов. В твердом растворе одно из входящих в состав сплава веществ сохраняет присущую ему кристаллическую решетку, а второе вещество, утратив свое кристаллическое строение, в виде отдельных атомов распределяется в кристаллической решетке первого. Первое вещество является растворителем, авторов — растворимым. В зависимости от характера распределения атомов растворимого элемента различают твердые растворы внедрения, замеш,ения и вычитания. Независимо от типа твердого раствора общим для них яляется то, что они однофазны и существуют в интервале концентраций. Для твердых растворов характерен металлический тип связи. [c.144] В твердых растворах внедрения атомы растворимого элемента распределяются в кристаллической решетке металла-растворителя, занимая места между его атомами (рис. 54, а). Ранее было отмечено, что у металлов атомы в кристаллической решетке располагаются близко друг к другу и пустоты между ними имеют малые размеры. Разместиться в таких пустотах могут только атомы с очень малыми размерами. [c.144] Твердые растворы замещения могут быть ограниченными и неограниченными. Одно из условий неограниченной растворимости — размерный фактор чем больше различие в атомных радиусах, тем меньше растворимость. [c.145] Неограниченная растворимость компонентов присуща системам, в которых атомные радиусы элементов различаются не более чем на 8—15%. Кроме того, они должны быть изоморфными (иметь близкие по типу и по параметрам кристаллические решетки). В таблице Д. И. Менделеева такие элементы расположены близко, например системы Ре —Сг, Си—N1, Со—N1, Т1—V и др. [c.145] Твердые растворы вычитания (их иногда называют растворами с дефектной решеткой) образуются на основе некоторых химических соединений, когда к этому химическому соединению добавляется один из входящих в его формулу элементов (растворимое). Атомы этого элемента занимают нормальные положения в решетке соединения, а места, где должны были бы находиться атомы второго компонента, оказываются незаполненными, пустыми (рис. 54,в). Твердые растворы вычитания образуются, например, при сплавлении химического соединения NiAl с алюминием, карбида титана Ti с титаном, при окислении железа, когда соединение FeO растворяет кислород, и т. п. [c.146] Образование любого типа твердых растворов сопровождается изменением параметров решетки металла-ра створителя. Это является важным моментом, определяющим изменение свойств твердого раствора. [c.146] Химические соединения чаще всего образуются между элементами, расположенными далеко друг от друга в таблице Д. И. Менделеева, т. е. существенно различающимися по своему строению и свойствам, если сила взаимодействия между разнородными атомами больше, чем сила взаимодействия между атомами однородными. [c.146] Химические соединения имеют ряд особенностей, отличающих их от твердых растворов а) соотношение чисел атомов элементов, образующих соединение, строго определенное, соответствующее стехиометрической пропорции, выраженной формулой вида АпВт б) они имеют свою кристаллическую решетку, отличную от решеток элементов, образовавших это соединение, с правильным упорядоченным расположением атомов компонентов в кристаллической решетке в) свойства соединения заметно отличаются от свойств исходных элементов г) как и чистые металлы, они имеют постоянную температуру плавления (диссоциации). Химические соединения, как правило, обладают большой твердостью и очень хрупкие. [c.146] Промежуточные фазы многочисленны и разнообразны. Эти соединения не подчиняются правилам нормальной валентности. Кратко рассмотрим наиболее распрО страненные из них. [c.147] Металлические соединения — цля них характерен металлический тип связи. К ним относятся фазы внедрения — соединения переходных металлов с Н, С, В и N (гидриды, карбиды, бориды и нитриды). Для фаз внедрения характерно отношение малого диаметра к большому в пределах 0,41—0,59. Фазы внедрения обладают высокой твердостью и очень тугоплавки. [c.147] Электронные соединения могут образовывать с компонентами, из которых они состоят, твердые растворы в широком интервале концентраций. [c.147] Вернуться к основной статье