Чистые металлы

 В сплавах могут присутствовать кристаллы чистых металлов (образующих эти сплавы). При этом различают первичные и вторичные кристаллы.

      Первичные кристаллы образуются при кристаллизации в тех случаях, когда  компоненты сплавов растворимы в жидком, но нерастворимы в твердом состоянии (Pb-Sb, Sn-Zn, Bi-Cd). Первичные кристаллы растут  в жидкой среде и могут вырасти  относительно крупными.

      Вторичные кристаллы образуются    при охлаждении уже закристаллизовавшегося сплава. Например, в сплавах с ограниченной растворимостью вторичные кристаллы избыточной компоненты могут выделяться из твердого раствора. Вторичные кристаллы растут до меньших (чем первичные кристаллы) размеров и располагаются по границам зерен или внутри зёрен твердого раствора.

Структурные составляющие сплавов

       Чистые металлы – однофазны, поскольку состоят только из первичных кристаллов чистого металла. Сплавы бывают однофазными и многофазными.

      Однофазные сплавы всегда состоят из  кристаллов твердого раствора одного вида (состава).

      В многофазных сплавах может одновременно присутствовать несколько  структурных составляющих:  1) кристаллы твердого раствора (одного или нескольких составов), 2) кристаллы химических соединений, 3) первичные и 4) вторичные кристаллы компонент сплава, 5) эвтектики и 6) эвтектоиды.

       Первые четыре структурных составляющих представляют собой кристаллы рассмотренных выше фаз. А эвтектики и эвтектоиды – это однородные смеси из кристаллов разных фаз. Важно, что кристаллы в них сильно измельчены по сравнению с кристаллами твердого раствора или первичными кристаллами.  При рассмотрении в микроскоп они выглядят одинаковыми участками, имеют особые свойства и поэтому являются самостоятельными структурными составляющими.

       Эвтектика - это смесь из кристаллов, которые образуются при распаде жидкого раствора (при первичной кристаллизации). В зависимости от состава они обозначаются следующим образом:

Эвт (А+В) – первичные кристаллы чистых металлов А и В.

Эвт (А(В)+В₂+В) – зерна твердого раствора, первичные и вторичные кристаллы компоненты В.

Эвт (А_mB_n+А(В)) – кристаллы химического соединения А_mB_n и твердого раствора А(В) и т.д.   

      Эвтектики имеют важную особенность. Они плавятся при температуре, которая меньше  температуры плавления составляющих её фаз.

     Другой тип механической смеси, внешне похожий на эвтектику – эвтектоид. Но эта смесь кристаллов, образуется из твердой фазы (при вторичной кристаллизации), поэтому при нагреве эвтектоид не плавится. Пример обозначения: Эвт-д (α + β) - эвтектоидная смесь состоит из кристаллов твердых растворов α и β.

Фазовый состав и свойства сплавов

     Механические, технологические и другие свойства, в конечном счете, определяются фазовым составом и структурными составляющими. Этим объясняется целесообразность существования большого количества сплавов, часто «незначительно» отличающихся по своему химическому составу.  Существует определенная связь между фазовым составом и свойствами сплавов.

      1. Однофазные сплавы на основе ненасыщенного α-раствора имеют высокую пластичность при низких и высоких температурах, поэтому хорошо поддаются и холодной и горячей деформации. Отсутствие фазовых превращений при изменении температуры исключает возможность их термоупрочнения, поэтому они упрочняются только холодной деформацией.

     2. Многофазные сплавы с малопластичными или хрупкими фазами имеют пониженную пластичность. Обычно они ограниченно поддаются обработке давлением (например, только в «горячем» или «холодном» состоянии) или вообще не деформируются.

     3. Сплавы, имеющие в своем составе компоненты с переменной растворимостью, допускают термоупрочнение (путем закалки и последующего старения).

       4. Сплавы с составом, близким к эвтектическому, имеют повышенные литейные свойства (из-за отсутствия крупных первичных кристаллов применяются доэвтектические сплавы).

      Сплавы, допускающие горячую и (или) холодную обработку давлением (прессование, волочение, прокатка, ковка) относятся к деформируемым сплавам. Сплавы с хорошими литейными свойствами называются литейными. Такое деление часто условное, т.к. многие сплавы используются и как деформируемые и как литейные.

     По способу упрочнения сплавы делят на термоупрочняемые и упрочняемые давлением. Многие сплавы допускают упрочнение и термообработкой и давлением.