Лекция 4 Основные теории сплавов

Строение сплавов

Чистые металлы редко применяют так как они не обеспечивают необходимого комплек­са механических и технологических свойств. Широко используют сплавы, состоящие из двух и бо­лее элементов (из двух металлов, например меди и цинка, или из металла и неметалла, например железа и углерода). Элемен­ты, входящие в сплав, называются компонентами.

Сплавы по­лучают сплавлением компонентов, спеканием, электролизом и воз­гонкой. Компоненты, входящие в сплав, в жидком состоянии почти всегда растворяются друг в друге, образуя жидкий ра­створ. Атомы такого раствора равномерно перемешаны друг с дру­гом. Свойства сплавов зависят главным образом от вза­имодействия компонентов при затвердевании. При затвердева­нии сплавов образуются твердый раствор, химическое соедине­ние или механическая смесь.

Твердый раствор

При переходе в твердое состояние в сплавах сохраняется одно­родность распределения атомов различных компонентов, а следо­вательно и свойство растворимости. При кристаллизации сплава атомы компонентов входят в единую ячейку кристаллической ре­шетки, поэтому получаются однородные и одинаковые по составу зерна.

Рисунок 3.1 - Микроструктура и элементарные ячейки крис­таллических решеток сплавов из двух компонентов (А — белые шарики; В — черные шарики)

а — твердый раствор замещения; б — твердый раствор внедрения

Рисунок 3.2 - Расположение атомов в кристал­лической решетке твердых растворов

С помощью металло­графического микроскопа раз­личить компоненты, входящие в сплав, невозможно. Твердый раствор, как и чистый металл, имеет однообразную кристал­лическую решетку. В кристал­лической решетке чистого ме­талла все узлы заняты атома­ми одного компонента, а в ре­шетке твердого раствора — атомами компонентов, состав­ляющих сплав. В твердых ра­створах растворимость компонентов неограниченна при любом их количественном соотношении (медь с никелем).

При образовании твердого раствора один компонент является растворителем, другой — растворимым. Растворителем становится тот компонент, кристаллическая решетка которого сохраняет­ся, & растворимым — компонент, атомы которого располагаются в кристаллической решетке растворителя. В зави­симости от расположения атомов в кристаллической решетке раз­личают твердые растворы замещения и твердые растворы внедре­ния.

В твердом растворе замещения атомы раствори­мого компонента замещаются атомами растворителя, в твердом растворе внедрения атомы растворителя размещаются между ато­мами растворимого компонента в наиболее слабых местах эле­ментов кристаллической решетки, т. е. там, где атомы наиболее уда­лены друг от друга. Свойства сплавов, образующих твердые ра­створы, изменяются плавно и отличаются от свойств компонен­тов, из которых они состоят.

Сплавы- твердые растворы отличаются цен­ными свойствами. Они тверже и прочнее, чем входящие в них компоненты, обладают хорошей пластичностью, высоким элект­росопротивлением, не изменяющимся при изменении температу­ры, повышенным сопротивлением коррозии. Благодаря высокой пластичности такие сплавы хорошо обрабатываются давлением.