Твердые растворы, внедрения замещения

В зависимости от характера распределения атомов элемента различают твердые растворы внедрения, замещения и вычитания, [c.31]

Понятие фаза. Твердые растворы внедрения, замещения, вычитания [c.42]

Твердые растворы являются наиболее распространенной фазой в металлических сплавах. Характерной особенностью строения кристаллов твердых растворов является наличие в их кристаллической решетке разнородных атомов, при сохранении типа кристаллической решетки растворителя. По характеру распределения атомов растворенного вещества в кристаллической решетке растворителя различают три типа твердых растворов твердые растворы внедрения, замещения, вычитания. [c.42]

U — чистый металл б — тверды) раствор замещения в — твердый раствор внедрения [c.101]

В твердых растворах внедрения процесс диффузии облегчается тем, что не требуется вывода атома (иона) растворителя в иррегулярное положение, и поэтому энергия активации меньше, чем при образовании твердых растворов замещения. 1-[апример, при диффузии углерода в 7-железе Q 30 ккал/г-атом. В случае диффузии металлов в 7-железе (растворы замещения) Q 60 ккал/г-атом. Коэффициенты диффузии в этих двух случаях различаются в тысячи и десятки тысяч раз. Так, для стали с 0,2% С при 1100°С коэффициент D = 6-10 для диффузии углерода и D = 6-10- для диффузии молибдена. [c.322]

При нагреве титан поглощает кислород, азот, водород и углерод, которые образуют с Ti а и Tip твердые растворы внедрения разной предельной концентрации, в отличие от нормальных легирующих элементов (ванадия, алюминия, олова и др.), образующих твердые растворы замещения. [c.519]

Рассмотрим твердый раствор внедрения, где атомы некоторого сорта G занимают октаэдрические междоузлия ГЦК решетки металла Л ). Поскольку октаэдрические междоузлия в ГЦК решетке образуют тоже ГЦК решетку, следует рассмотреть задачу о размещении атомов G и вакантных междоузлий в такой решетке при Мсс < О, априори предполагая возможность существования двух фаз в системе. Не будем учитывать геометрические искажения решетки, изменения Ua с составом и температурой, а также корреляцию в замещениях междоузлий атомами G. [c.191]

Диффузионный способ — совместное нагревание детали и металла покрытия в порошке при высокой температуре, либо нагревание детали в парах летучих соединений металла или в парах самого металла. Образующийся в поверхностном слое твердый раствор замещения или твердый раствор внедрения не должен вызывать значительных искажений решетки основного металла, так как это может привести к потере упругой устойчивости решетки и разрушению поверхностного слоя металла. [c.321]

Различают твердые растворы замещения (рис. 29, а) и твердые растворы внедрения (рис. 29, 6). При образовании твердого раствора замещения атомы растворенного компонента замещают часть атомов растворителя в его кристаллической решетке. [c.37]

Рис. 30. Искажения кристаллической решетки растворителя при образовании твердого раствора внедрения (а, атом В) и замещения (6, атом О) и расположения атомов внедрения и замещения в области дислокации (в, г)

Твердые растворы внедрения, естественно, образуются, если величина атомов растворенного компонента гораздо меньше размера атомов растворителя. Очевидно, что широкая область твердых растворов замещения имеется только в тех случаях, когда атомные диаметры двух металлов между собой близки. Первичный твердый раствор имеет ту же атомную решетку, что и основной металл , а зависимость физических свойств твердого раствора от состава всегда выражается непрерывной [c.10]

Твердый раствор - компоненты сплава взаимно растворяются один в другом. В твердом растворе один из входящих в состав сплава компонентов сохраняет присущую ему кристаллическую решетку, а второй в виде отдельных атомов распределяется внутри кристаллической решетки, несколько изменяя ее размеры, но не меняя формы. Атомы растворяющегося вещества или замещают в кристаллической решетке часть атомов растворителя (твердый раствор замещения), или размещаются между атомами металла растворителя (твердый раствор внедрения). Твердые растворы внедрения образуются в тех случаях, когда диаметры атомов растворенного элемента существенно меньше диаметра атома металла растворителя и имеют близкое строение валентной оболочки. [c.9]

Металлические твердые растворы образуются в результате проникновения в кристаллическую решетку основного металла атомов другого металла или неметалла. Различают твердые растворы замещения и твердые растворы внедрения (рис. 10). Вероятность образования твердых растворов замещения или внедрения определяется размерами атомов основного металла и примеси. Так, растворы внедрения чаще всего образуют углерод, водород, азот, бор и др., концентрация которых может составлять [c.37]

Поверхностное насыщение стали металлами (Сг, А1, Si и др.), образующими с железом твердые растворы замещения, более энергоемко и продолжительнее, чем насыщение азотом и углеродом, образующими с железом твердые растворы внедрения. При этом диффузия элементов легче протекает в кристаллической решетке феррита, чем в более плотно упакованной решетке аустенита. [c.159]

Рис. 3.1. Виды твердых растворов а — замещения б — внедрения

О м е г а - X р у п к о с т и подвержены титановые сплавы, содержащие вредные элементы, образующие твердые растворы внедрения. Элементы, образующие твердые растворы замещения, замедляют превращение р в а и понижают склонность к омега-хрупкости . Алюминий при добавке в сплавы, содержащие ванадий и марганец, препятствует образованию со-фазы, хотя и не устраняет ее полностью. [c.444]

Рис. 1.7. Фазы в металлических сплавах а — жидкий раствор L, 6 — твердый раствор а-замещения в —твердый раствор а-внедрения г — химическое соединение А В д — механическая

Рис. 3.2. Расположение атомов в кристаллической решетке твердых растворов а — твердый раствор замещения 6 — твердый раствор внедрения

С увеличением Q значительно уменьшается О. При этом для разных веществ величина О существенно зависит от уровня Q. Так, при диффузии С в а-Ре образуется твердый раствор внедрения и Q= = 134 кдж1г-атом. При диффузии металлов в -Ре образуются растворы замещения и <3 = 231—273 кдж г-атом. [c.138]

Твердые растворы замещения неограниченной растворимости с у-Ре образуют N1 и Со, а с а-Ре — лишь Сг и V. При медленном охлаждении эти непрерывные твердые растворы образуют химические соединения FeN з, РеСо, РеСг и РеУ. Между тем Мп, W, Мо, П, ЫЬ, А1 и 2г образуют с Ре твердые растворы замещения ограниченной растворимости если же количество легирующих элементов превышает предел их растворимости в Ре, то они образуют с Ре химические соединения. С, В и N образуют с Ре твердые растворы внедрения. [c.160]

Для решения этой задачи большое значение приобретает разработка оптимальных методов поверхностного легирования, таких, как термодиффузионная обработка, электроискровое легирование, ионная имплантация, электронно-лучевая обработка, которые позволяют обрабатывать поверхности, непосредственно соприкасающиеся с рабочими средами, расширяют возможности и эффективность использования катодных покрытий. Перспективным методом поверхностного легирования металлов и сплавов является ионная имплантация. Она позволяет регулировать толщину легированного слоя, концентрацию вводимых компонентов, их распределение по глубине за счет изменения энергии и рпзы внедрения. Толщина имплантированного слоя в зависимости от энергии может составлять от 0,1 до 3 мкм. Изменение коррозионной стойкости после ионной имплантаций происходит за счет обеспечивания пассивного состояния при имплантации металлами, разупрочнения структуры, приводящего к повышению сродства поверхности к кислороду, изменения дефект-но сти решетки. При этом важно, что для повышения защитных свойств вводимый элемент может образовывать с защищаемым металлом или сплавом метастабильный твердый раствор внедрения или замещения в широком диапазоне концентраций. [c.73]

Проводниковые материалы представляют собой металлы и сплавы. Металлы имеют кристаллическое строение. Однако основное свойство кристаллического тела — анизотропность — не наблюдается у металлов. В период охлаждения металла одновременно зарождается большое количество элементарных кристаллов, образуются кристаллиты (зерна), которые в своем росте вступают в соприкосновение друг с другом и приобретают неправильные очертания. Кристаллиты приближаются по своим свойствам к изотропным телам. Высокая тепло-и электропроводность металлов объясняется большой концентрацией свободных электронов, не принадлежащих отдельным атомам. При отсутствии электрического поля равновероятны все направления теплового движения электронов в металле. Под воздействием электрического поля в движении электронов появляется преимущественное направление. При этом, однако, составляющая скорости электрона вдоль этого направления в среднем невелика, благодаря рассеянию на узлах решетки, Рассеяние электронов возрастает при уведичении степени искажения решетки. Даже незначительное содержание примесей, таких как марганец, кремний, вызывает сильное снижение проводимости меди. Другой причиной снижения проводимости металла или сплава может явиться наклеп— т. е. волочение, штамповка и т. п. Твердотянутая проволока имеет более низкую проводимость, чем мягкая, отожженная. При отжиге происходит рекристаллизация металла, сопровождающаяся повышением проводимости. Ее величина приближается к первоначальной благодаря восстановлению правильной формы кристаллической решетки. Во многих случаях желательно получение проводникового материала с низкой проводимостью такими свойствами обладают сплавы — твердые растворы двух типов. Твердыми растворами замещения называют такие, в которых атомы одного из компонентов сплава замещают в кристаллической решетке второго компонента часть его атомов. В твердых растворах внедрения атомы одного из компонентов сплава размещаются в пространстве между атомами второго, расположенными в узлах кристаллической решетки. Если атомы первого и второго компонентов сплава близки по размерам и строению электронных оболочек [c.272]

Растворимость бора в б-, у- и ад-железе лежит в интервале 0,10— 0,15% но массе. Бор одновременно может образовывать твердые растворы, как замещения, так и внедрения [68, 71, 72]. С железом бор образует три борида РегВ, FeB и РезВ. [c.67]

Прочность металлов увеличивают, во-первых, путем легирования сталей элементами, образующими твердые растворы внедрения или замещения и вызывающими искажение решетки растворителя. При некоторых соотношениях легирующих элементов и углерода в сталях и сплавах образуются твердые карбиды и интерметаллидные включения, значительно усложняющие обрабатываемость резанием. Во-вторых, термической и термомеханической обработкой, в результате которой повышается плотность дислокаций, уменьшается величина зерна, создается вторая интерметал-лидная дисперсная фаза в матрице. Термомеханическая обработка некоторых сплавов (например, Ni—Сг—Мо) вызывает появление концентрационных неоднородностей, повышающих сопротивление деформации, нарушающих стабильность физико-механических свойств и тем затрудняющих обрабатываемость резанием. [c.326]

Алюмокарбид железа PegAlQ имеет решетку гцк с упорядоченным расположением атомов алюминия в узлах. Фактически это твердый раствор внедрения углерода в упорядоченном твердом растворе замещения Ре—А1 типа аустенита (поэтому это соединение называют -у -фазой). [c.12]

Кремний образует с а-титаном твердые растворы замещения, снижает температуры полиморфного превращения и плавления. Растворимость кремния в а-титане низкая — примерно 0,08% при комнатной температуре. При содержании сверх предела растворимости образуется интерметаллидное соединение TigSia. Упрочняющее действие кремния сравнительно невелико (не более 2—3 кгс/мм на 0,1 %), однако пластичность и особенно вязкость при этом снижаются существенно (рис. 16). В этом отношении еще более неблагоприятным элементом является водород (рис. 17). Выделяющиеся в результате эвтектоидной реакции гидриды не приводят к упрочнению, но резко снижают ударную вязкость [63]. Низкая эвтек-тоидная температура (около 300° С) и высокая диффузионная подвижность водорода, образующего при повышенных температурах твердый раствор внедрения, обусловливают выделение гидридов даже при комнатной температуре в процессе вылеживания, что также сопровождается охрупчиванием. [c.46]

Атомы растворенного компонента нередко скапливаются у дислокаций (рис. 30, в, г) снижая их упругую энергию. В растворах замещения атомы меньшего размера (по сравнению с атомами металла растворителя) скапливаются в сжатой зоне решетки, атомы больших размеров — в растянутой зоне решетки. При образовании твердого раствора внедрения атомы растворенного элемента располагаются в растянутой области под краем экстраплоскости (рис. 30, г). В области дислокаций чужеродные атомы легче размещаются, чем в совершенной области решетки, где такие атомы вызывают значительные искажения решетки. Атомы внедрения значительно сильнее связываются с дислокациями, чем атомы замещения, образуя так называемые атмосферы Коттрелла. Образование атмосфер сопровождается уменьшением искажения решетки, что предопределяет их устойчивость. [c.38]

Повышение прочности (рис. 79) в твердом растворе замещения прямо пропорционально концентрации растворенного элемента (до 10—30 %). Однако абсолютная величина упрочнения зависит от вида растворимого компонента (рис. 79). Величина Ди при образовании твердых растворов снижается. В случае твердого раствора внедрения прочность во много раз больше, чем при образовании твердого раствора замещения при той же концентрации. Очень затрудняют движение дислокации, а следовательно, повышают прочность атмосферы Коттрелла, даже при малом содер- [c.113]

Спекание MgO сопровождается рекристаллизацией, т. е. ростом зерен периклаза и уплотнением оксида. Установлено, что наибольшее влияние на спекание периклаза оказывают добавки тех веществ, которые обладают способностью образовывать с MgO твердые растворы внедрения или замещения. Среди этих добавок наиболее эффективное действие оказывают TiOj и ZrOg. Введение до 1% оксидов А1, Сг, Fe также оказывает положительное влияние, однако в большем количестве эти добавки образуют шпинели, которые, наоборот, препятствуют спеканию. [c.141]

Танталоурановые сплавы 183 Твердые растворы, внедрения 10, 35 > замещения 10. 35 [c.396]

Механизм протекания диффузии может быть межузельнъш, ваканси-онным, обменным и циклическим (рис. 34). Реализация того или иного механизма протекания диффузии определяется кристаллическим строением вещества и типом дефектов его кристаллической решетки. Так, доказано, что основным механизмом диффузии примесных атомов в твердых растворах замещения является вакансионный, а в твердых растворах внедрения — межузельный. [c.109]

Важнейший этап ХТО — диффузия. В металлах при образовании твердых растворов замещения диффузия в основном происходит по вакансион-ному механизму. При образовании твердых растворов внедрения реализуется механизм диффузии по междоузлиям. [c.122]

Скорость диффузии существенно зависит от типа твердого раствора. Как указывалось ранее, в твердых растворах внедрения диффузия протекает легче, чем в растворах замещения. Например, при 1000° С коэффициент диффузии углерода в аустени-те на 4 порядка выше, чем коэффициент диффузии молибдена (1,5-10 и 1,5-10- ° см 1сек) (Блантер [83, 84]). Именно эта причина в основном определяет значительно меньшую глубину диффузионного слоя при металлизации, чем при цементации. [c.109]

Следует отметить, что между старением твердых растворов замещения и твердых растворов внедрения (например, углерода и азота в железе) нет принципиальной разницы. В обоих случаях отмечается образование зон, концентрация примесей на дефектах, когерентность, образование промежуточных фаз и соответствующее различным стадиям старения изменение свойств. Как показано в работах Скакова [186—188], имеется большое соответствие в деталях процесса. Различие — скорее кинетическое, связанное с большой подвижностью атомов внедрения. [c.222]

В кристаллической решетке твердого раствора замещения движение атомов совершается благодаря флуктуациям — неравномерному распределению свободной энергии атомы, обладающие избытком свободной энергии и находящиеся в неустойчивом состоянии, перескакивают в соседние межузлия решетки, вакансии или дислокации. При цементации атомы углерода, образующие с Y-железом твердый раствор внедрения (аустенит), перемещаются в промежутках его кристаллической решетки. [c.273]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...