Запитання для самоперевірки

1. Які характеристики міцності і пластичності металів отримують при статичних випробуваннях на розтягування?

2. В чому відмінність значень о_т і о₀,2? Як вони визначаються?

3. Що характеризує твердість металу? Вкажіть основні методи визначення твердості.

4. Що таке ударна в'язкість?

5. Що таке поріг холодноламкості?

6. Чим відрізняються крихке зруйнування від в'язкого?

7. Як визначається надійність матеріалів?

Глава 8. Теорія сплавів

1. Поняття про сплави, компоненти, системи. Фази і . Іруктури в металічних системах

І Іереважна більшість металічних матеріалів - це не чисті мп.іііи, а сплави. Правда, для спеціальних цілей використовують особливо чисті метали, та навіть метали самої високої чистоти представляють собою сплави. Отже, при чистоті 99,9999% (за масою) кожен грам металу все ще містить сотні трильйонів і іороішіх атомів домішок.

Чисті метали, як правило, мають низьку міцність (а„, о_г, НВ), і

влаштовує сучасні вимоги техніки. Для приготування сплавів в

11' і .ні спеціально додають один або декілька інших металів і, навіть, їв металів. Цей процес називається легуванням. Ціль легування і п вінчається в тому, щоб покращити експлуатаційні і технологічні мміпї м. салічних матеріалів.

Саме в сплавах можливо одержати ті важливі механічні й І і шкн-хімічні властивості, які відрізняють їх від чистих металів і які непохідні для забезпечення надійної роботи сучасних виробів нр<імислового виробництва.

Велике значення має технологічність впроваджуємих в промисловість сплавів, тобто їх металургійні якості, зварюваність, иорпбляємість різанням тощо. Наприклад, конструкційна сталь для • норудження мостів повинна бути міцною, в'язкою і добре имірюватись.

Термін "сплав" в наш час має більш широке значення порівняно з мім, коли промислові матеріали одержували переважно методом сплав-

декількох елементів. Сучасні технології дозволяють створювати

ним іншими технологічними способами, наприклад: порошковою

меіікіургією (пресуванням твердих частинок і їх послідуючим і пік,шиям при високих температурах); дифузійним (проникненням и тої речовини в другу тверду речовину при високих температурах), і и пави можна також одержувати плазмовим напиленням, в процесі і ріп галізації із парів у вакуумі, при електролізі тощо.

Таким чином, сплавом називається складна речовина, яка представляє собою сполучення металу з одним або кількома іншими ін нчгшми або неметалами.

При утворенні сплаву елементи взаємодіють між собою, і в сплаві можуть виникати різнорідні сполучення, в тому числі й сполуки хімічного типу (наприклад, в сталях утворюється карбід заліза Ре₃С, в дюралюмінії - СиАЬ). В деяких сплавах кристали металів виділяються в чистому виді, наприклад, сплав залізо- свинець представляє собою суміш залізних і свинцевих кристалів (те ж саме спостерігається в сплавах міді із свинцем, вісмуту з кадмієм і багатьох інших).

Практично у всіх сплавах існують утворення, коли виділяються кристали на базі одного з металів, але в них знаходяться в певній кількості атоми інших металів або неметалів.

Будова сплаву залежить, перш за все, від його хімічного складу, але вона може змінюватись під впливом теплової, хімічної, механічної обробки, що обумовлює зміну властивостей сплаву в заданому напрямку.

Сплав, виготовлений переважно з металевих елементів і володіючий металічними властивостями, називається металічним сплавом.

Будова металічних сплавів (про такі сплави й буде йти мова далі) являється більш чи менш складною і залежить від того, в які взаємодії вступають під час кристалізації складові речовини сплаву.

Прості речовини (елементи), які входять до складу сплаву, називають компонентами. Хімічний склад сплавів може бути різним, але сплави відносяться до однієї системи, якщо утворюються з однакових компонентів. Крім того, в залежності від кількості компонентів, утворюючих сплав, розрізняють двокомпонентні системи (сплави складаються з двох металів, або з металу й неметалу); трикомпонентні системи і т.д. Інколи при дослідженні сплаву в певних інтервалах температур хімічні сполуки можна розглядати як компоненти, але в тому випадку, коли вони не дисоціюють на свої складові частини. В результаті взаємодії компонентів, як в рідкому так і в твердому станах, в сплавах утворюються так звані фази.

Фазою називається сукупність однорідних складових частин сплаву (системи), яка, незалежно від маси, має однаковий склад, властивості, один і той же агрегатний стан і відмежовується від інших частин системи поверхнею розділу.

В залежності від температури і концентрації (складу) сплаву

може знаходитись в однофазовому, двофазовому, трифазовому і

Гиньте станів.

Які ж фази можуть утворюватись в сплавах? Перш за все - рідкі й тверді. В рідкому стані більшість металевих сплавів утворює рідкі розчини, коли атоми одного компонента необмежено перемішуються з атомами іншого компонента. Більшість металів уіиорюють поміж собою необмежені однорідні рідкі розчини, ішириклад: РЬ- 5Ь; А1- Си; Си- №.

Але існують такі сплави, коли в рідкому стані метали практично не розчиняються один в одному, тоді в рідині мі і(»укається розшарування. Наприклад: в системах Ре- РЬ або Си- И і утворюється окремо дві рідини з яскраво виявленою поверхнею рі 11 ділу. Якщо таку систему добре збовтати, то може утворитись рідка емульсія - механічна суміш краплинок двох нерозчинних рідких фаз, розмежованих між собою поверхнями розділу. Під час її і т-тюпання такої емульсії вона знову розділиться на два шара.

Частіше трапляється часткова розчинність, тобто тільки при ні ніші концентрації компонентів з'являється нерозчинність. Як правило, взаємна розчинність збільшується з підвищенням 11 мнератури. Експериментально показано, що в металічних • ін гемах обмежену розчинність в рідкому стані мають метали, і німій об'єми і температури плавлення яких сильно відрізняються міііі собою, наприклад: Ре- Си; №- А§; Си- Сг; Си- Мо.

Н твердому стані в металевих сплавах можуть утворюватись і икі фази: тверді розчини, хімічні сполуки (проміжні фази) та іі/чнто чисті компоненти. Форма, розміри і характер розташування фд і інлежать від природи сплаву і умов кристалізації. Тому сплави з ндніїковим фазовим складом можуть мати різну будову, яка і нпі н-рігається під час проведення мікроаналізу.

Сукупність фаз, які знаходяться в рівновазі поміж собою в твердому стані, називається структурою сплаву.