Металлические сплавы

Металлический сплав – сложное вещество, получаемое чаще сплавление двух или нескольких элементов (компонентов), с преобладанием металлических компонентов (могут быть и неметаллы).

Сплавы обладают большим разнообразием физических, механических, технологических свойств, чем чистые металлы.

Способы получения сплавов.

1. Порошковая металлургия – это сплавы, получаемые прессованием из металлических порошков с последующим спеканием их при высоких температурах (1000-1400 ⁰С).

2. Взаимное растворение компонентов в жидком состоянии (плавление) с последующим охлаждение.

О хлаждение кристаллических материалов сложный процесс: при остывании температура материала понижается до момента начала кристаллизации, при кристаллизации выделяется энергия и поэтому температура остаётся постоянной и только после полной кристаллизации вещества температура начинает снова понижаться.

Если охлаждение происходит очень быстро, то кристаллы не образуются, и получается аморфное вещество – металлическое стекло, используют для производства антикоррозийного покрытия.

При охлаждении могут образоваться сплавы с различным строением.

1. Смесь. Каждый компонент образует свою кристаллическую решётку.

2. Твёрдые растворы. Кристаллическая решётка одного компонента (растворяемого) разрушается, а другого (растворитель) остаётся целой.

   1. Твёрдый раствор замещения. Если атомы растворимого компонента замещают атомы в узлах кристаллической решётки компонента растворителя;

   2. Твёрдый раствор внедрения. Если атомы растворяемого компонента располагаются между атомами в узлах решётки компонента растворителя.

3. Химические соединения. Решётки компонентов полностью разрушаются, и образуется новая кристаллическая решётка более сложного строения.

Классификация металлов и сплавов.

1. Черные металлы и сплавы.

Железо Fe и его сплавы.

1. Сталь. Сплав железа Fe и углерода С‹2,14%.

2. Чугун. Сплав железа Fe и углерода С 2,14-6,67%.

1. Цветные металлы и сплавы.

   1. Редкие.

Титан Ti, вольфрам W, молибден Mo, цирконий Zr.

2. Лёгкие.

Магний Mg, алюминий Al.

3. Тяжёлые.

Олово Sn, цинк Zn, медь Cu, ртуть Hg, свинец Pb.

4. Благородные.

Золото Au, платина Pt, серебро Ag.

ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ

ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ «ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОД»

УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ

Углеродистые стали – это сплав железа с углеродом менее 2,14%, содержащий углерод в качестве основной добавки.

Примеси.

1. Вредные примеси попадают в сталь из металлургического сырья, топлива, огнеупоров, атмосферы.

   1. Сера (не более 0,04%) – сильно ухудшает свариваемость и коррозийную стойкость.

   2. Фосфор (не более 0,035%) – ухудшает хладостойкость.

   3. Кислород, азот и водород – повышают хрупкость, снижают пластичность и особо ударную вязкость.

2. Полезные примеси специально вводят в сталь для раскисления (освобождения от лишнего кислорода).

Кремний (0,4%) и марганец (0,25-0,8%) образуют оксиды диоксид кремния SiO₂ и закись марганца MnO, которые обладают малыми растворимостью и плотностью, всплывают на поверхность и отделяются от стали вместе со шлаком.