Виды сплавов
Сплав – это вещество, полученное сплавлением двух и более компонентов, и состоящее из одной или нескольких фаз, образующих различные структуры.
Компонент – химически индивидуальное вещество, т.е. вещество которое может быть выделено из системы и существовать вне ее. Компонентами могут быть чистые металлы или неметаллы, а также химические соединения.
Фаза – совокупность гомогенных частей системы, одинаковых по составу, химическим и физическим свойствам, и отделенных от других частей системы поверхностью раздела, при переходе через которую структура и свойства изменяются скачкообразно.
Структура – строение сплава, видимое в микроскоп, т.е. взаимное расположение фаз, их форма и размер (зерна).
В сплаве могут образовываться следующие фазы: расплав (жидкий раствор), твердые растворы, механические смеси, химические соединения.
В твердых растворах компоненты растворяются друг в друге не только в жидком, но и в твердом состоянии. Микроструктура таких сплавов состоит из однородных зерен, имеющих кристаллическую решетку элемента растворителя. Обозначают твердые растворы греческими буквами α, , . Аббревиатура вида А(В) означает твердый раствор, состоящий из компонентов А и В, причем компонент В растворен в кристаллической решетке компонента А.
Механические свойства твердых растворов нелинейно зависят от соотношения компонентов. Они могут быть существенно выше (ниже) свойств любого из образующих сплав компонентов.
Твердые растворы могут быть растворами замещения и растворами внедрения. В растворах замещения атомы растворенного элемента замещают атомы элемента-растворителя в узлах его кристаллической решетки, в растворах внедрения – внедрены в межузельное пространство. Растворы замещения могут быть ограниченными и неограниченными (непрерывными).
а) твердый раствор замещения; б) твердый раствор внедрения
В кристаллической решетке неограниченных твердых растворов А(В) атомы растворенного элемента В могут полностью заменить атомы растворителя А. В данном случае невозможно установить какой из элементов является растворителем, а какой растворенным веществом. Поэтому аббревиатура неограниченных растворов А(В) и В(А) идентичны.
При образовании механических смесей компоненты химически не взаимодействуют и не растворяются друг в друге. Металлографический анализ структуры обнаружит зерна каждого из входящих в состав сплава компонентов. Механические свойства смесей линейно зависят от соотношения компонентов и являются промежуточными между свойствами чистых компонентов.
Сплав – химическое соединение образуется при определенном соотношении компонентов. Ему может быть приписана химическая формула АmВn , где m и n – количество атомов компонентов А и В, образующих соединение. Химические соединения имеют следующие характерные особенности:
Кристаллическая решетка, отличная от решеток элементов, образующих соединение;
Атомы в решетке химического соединения расположены упорядоченно;
Кратное весовое соотношение компонентов (АmВn);
Резкое отличие механических свойств соединения от свойств элементов, образующих соединение;
Имеют постоянную температуру плавления;
Образование химического соединения сопровождается значительным тепловым эффектом.
Вопросы теста: