Строение сплавов.

Чистые металлы имеют крайне ограниченное примене­ние в технике. Это связано с тем, что свойства их, как конст­рукционных материалов, не всегда отвеча-ют требованиям про­ектировщиков.

В зависимости от физико-химической природы.компонентов возможно обра-зование следующих видов сплавов:

Твердые растворы. В жидком состоянии большинство ме­таллических сплавов представляет собой жидкие растворы. При кристаллизации однородность сохраняется, следовательно, со­храняется растворимость, т.е. атомы одного компо-нента рас­полагаются в кристаллической решетке другого компонента, и твердая фаза, образующаяся в процессе затвердевания, но­сит название твердого раствора. Такой механизм кристалли­зации предполагает образование твердых растворов двух ви­дов: твердые растворы замещения (рис. 7.4) и твердые ра­створы внедре-ния (рис. 7.5).

Рис. 7.4. Схема образования твердого раствора замещения.

Рис. 7.5. Схема образования твердого раствора внедрения.

Химические соединения (рис. 7.6). Химические соедине­ния образуют те элементы, которые способны вступать в хи­мическое взаимодействие.

Рис. 7.6. Схема образования химического соединения

При образовании химического соединения соотношение чи­сел атомов элементов, как правило, соответствует стехиометрической пропорции. Если ком­понентами химического соединения являются металлические элементы, то такие соединения называются интерметалличес­кими. Свойства химических соединений существенно отлича­ются от свойств исходных компонентов. Как правило, хими­ческие соединения обладают очень высокой прочностью и очень низкой пластичностью.

Механические смеси (рис. 7.7). Механические смеси об­разуются в тех случаях, когда компоненты не способны к хи­мическому взаимодействию и не растворяются один в другом в твердом состоянии.

Рис. 7.7. Схема образования сплава, образующего механическую смесь.

В этом случае оба компонента кристал­лизуются в свои системы, но они объединены общими связями, и элементарной кристаллической ячейкой спла-ва является сложная решетка компонентов. Свойства механических смесей за-висят от количественного соотношения, а также от размеров и формы зерен.

Диаграмма состояния сплава представляет собой графи­ческое изобра-жение его состояния при определенных темпе­ратурах и концентрациях ком-понентов. Диаграммы состояния также называют диаграммами равновесия, так как они пока­зывают те состояния, при которых система обладает миниму­мом свободной энергии.

Каждая точка на диаграмме показывает состояние сплава данной конце-нтрации при данной температуре, каждая верти­каль соответствует изменению температуры для определен­ного сплава. Изменение фазового состава отмеча-ется точкой. Линии, соединяющие точки аналогичных превращений, раз­гра-ничивают на диаграмме области фазовых состояний. Вид диаграммы зависит от характера взаимодействия ком­понентов сплава в жидком и твердом состоя-ниях, т.е. от вида сплава.

Химический состав и структура определяют свойства ме­таллического сплава. Структура в свою очередь зависит от ха­рактера взаимодействия ком-понентов сплава, что и отражают диаграммы состояния. Следовательно, меж-ду диаграммами состояния и полученными свойствами сплавов существует оп­ределенная зависимость (рис. 7.8).