Понятие о металлических сплавах

Чистые металлы не обладают набором свойств, которые предъявляются к конструкционным, инструментальным, а тем более, к специальным материалам. Поэтому широкое применение в технике получили сплавы, преимущество которых состоит в том, что они могут быть получены с почти любыми заданными свойствами.

Металлическими сплавами называются кристаллические тела, полученные сплавлением металлов с металлами или неметаллами. Так, например, латунь – это сплав меди с цинком, стали и чугуны – сплавы железа с углеродом. Составляющие сплав элементы называются компонентами. Сплавы могут состоять из двух, трех, четырех и более компонентов. Внутреннее строение сплавов отличается от строения компонентов и зависит от характера взаимодействия компонентов в жидком и твердом состояниях. Принято считать, что в жидком состоянии компоненты хорошо растворяются друг в друге. При кристаллизации в зависимости от физико-химической природы компонентов сплавы по структуре могут стать: а) механической смесью компонентов; б) твердыми растворами с ограниченной или неограниченной растворимостью компонентов друг в друге; в) химическим соединением.

В механической смеси находятся кристаллы всех присутствующих в сплаве компонентов. В твердом растворе сохраняется кристаллическая решетка того компонента, который является растворителем, а атомы растворенного компонента располагаются или в промежутках между атомами растворителя,

или становятся на место атомов растворителя в его кристаллической решетке. В первом случае твердый раствор называется раствором внедрения, во втором – раствором замещения. В химических соединениях кристаллы имеют совершенно новое строение и новые свойства. От строения сплавов зависят их свойства. Так, твердые растворы хорошо закаливаются, куются, сопротивляются ударным нагрузкам; химические соединения обладают высокой твердостью; механические смеси имеют высокие литейные свойства.

Процессы кристаллизации сплавов существенно отличаются от процессов кристаллизации чистых металлов. Основное отличие состоит в том, что сплавы кристаллизуются не при одной, строго определенной температуре, а в интервале температур, т.е. имеются температуры начала и конца кристаллизации. Температуры, при которых происходят фазовые превращения, приводящие к изменению структуры и свойств сплавов называются критическими точками. Процессы кристаллизации сплавов играют очень важную роль: они определяют режимы термической обработки, выбор сплавов для литья, ковки и т.д. Сплавов с различной концентрацией компонентов можно получить тысячи. Для анализа поведения всей совокупности сплавов при изменении их состава и температуры используются специальные диаграммы состояния сплавов.