- •Введение
- •1. Основы металловедения
- •1.1. Кристаллические решетки металлов
- •1.2. Реальное строение металлических кристаллов
- •1.3. Анизотропия кристаллов
- •1.4. Кристаллизация металлов
- •1.5. Аллотропия (полиморфизм) металлов
- •1.6. Основы теории сплавов
- •1.6.1. Кристаллическое строение сплавов
- •1.6.2. Особенности кристаллизации сплавов
- •1.6.3. Диаграммы состояния двойных сплавов
- •1.6.4. Свойства металлов и сплавов
- •1.7. Железо и его сплавы
- •1.7.1. Фазы в железоуглеродистых сплавах
- •1.7.2. Диаграмма состояния железо — цементит
- •1.7.3. Применение диаграммы Fe—Fe3c
- •1.7.4. Основные виды термической обработки стали
- •1.7.5. Классификация углеродистых сталей
- •1.7.6. Стали обыкновенного качества
- •1.7.7. Углеродистые качественные стали
- •1.7.8. Автоматные стали
- •1.7.9. Углеродистые инструментальные стали
- •1.7.10. Легированные стали
- •1.7.11. Классификация легированных сталей
- •1.7.12. Маркировка легированных сталей
- •1.7.13. Чугуны
- •1.8. Цветные металлы и сплавы
- •2.2. Сплавы с заданным температурным коэффициентом модуля упругости
- •3. Материалы с особыми физическими свойствами
- •3.1. Материалы с особыми магнитными свойствами
- •3.1.1. Общие сведения о ферромагнетиках
- •3.1.2. Магнитно-мягкие материалы
- •3.1.3. Магнитно-твердые материалы
- •4. Полупроводниковые материалы
- •5. Диэлектрики
- •6. Проводниковые материалы
- •6.1. Электропроводность твердых тел
- •6.2. Металлы высокой проводимости
- •6.3. Припои
- •6.4. Сверхпроводники
- •6.5. Сплавы повышенного электросопротивления
- •Рассмотрим характеристики некоторых сплавов повышенного электросопротивления.
- •6.6. Контактные материалы
- •7. Неметаллические материалы
- •7.1. Пластмассы
- •7.1.1. Классификация пластмасс
- •7.1.2. Термопластичные пластмассы
- •7.1.3. Полярные термопласты
- •7.1.4. Термореактивные пластмассы
- •7.1.5. Пластмассы с порошковыми наполнителями
- •7.1.6. Газонаполненные пластмассы
- •7.2. Резины
- •7.3. Клеи
- •7.4. Неорганическое стекло
- •7.5. Ситаллы (стеклокристаллические материалы)
- •7.6. Керамические материалы
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
1.6.1. Кристаллическое строение сплавов
Кристаллическое строение сплава более сложное, чем чистого металла, и зависит от взаимодействия его компонентов при кристаллизации. Компоненты в твердом сплаве могут образовывать твердый раствор, химическое соединение и механическую смесь.
Твердые растворы — компоненты сплава взаимно растворяются один в другом. В твердом растворе один из входящих в состав сплава компонентов сохраняет присущую ему кристаллическую решетку, а второй компонент в виде отдельных атомов распределяется внутри кристаллической решетки. Твердые растворы являются наиболее распространенной фазой в металлических сплавах. По характеру распределения атомов растворенного вещества в кристаллической решетке растворителя различают три типа твердых растворов: твердые растворы замещения, внедрения и вычитания.
В твердых растворах с неограниченной растворимостью возможна любая концентрация (от 0% до 100%) растворенного вещества. В реальных сплавах наблюдаются твердые растворы с ограниченной растворимостью
Химическое соединение — компоненты сплава вступают в химическое взаимодействие, при этом образуется новая кристаллическая решетка. Компоненты имеют определенное соотношение по массе. Характерной особенностью химических соединений является:
1) постоянство состава, которое может быть выражено формулой химического соединения;
2) наличие нового типа кристаллической решетки, отличного от типа решеток сплавляемых компонентов;
3) ярко выраженные индивидуальные свойства;
4) постоянство температуры кристаллизации, как и у чистых компонентов.
Химические соединения металлов делятся на две группы:
Первая — соединения с нормальной валентностью, которые дают металлы с типичными неметаллами. Другая группа — металлические соединения.
Механическая смесь — компоненты сплава обладают полной взаимной нерастворимостью и имеют различные кристаллические решетки. При этих условиях сплав будет состоять из смеси кристаллов составляющих ее компонентов. Механическая смесь имеет постоянную температуру плавления. Механическая смесь, образовавшаяся одновременной кристаллизацией из расплава, называется эвтектикой; в процессе превращения в твердом состоянии — эвтектоидом (например, Fe3C + FeγC — ледебурит; Fe3C + FeαC — перлит).
Твердые растворы, химические соединения и механические смеси представляют собой твердые фазы.
1.6.2. Особенности кристаллизации сплавов
Кристаллизация сплавов подчиняется тем же закономерностям, как и кристаллизация чистых металлов.
Существенным различием является большая роль диффузионных процессов между жидкостью и кристаллизующейся фазой при кристаллизации сплавов, которые необходимы для перераспределения разнородных атомов, равномерно распределенных в жидкой фазе. Помимо этого в сплавах в твердом состоянии могут иметь место процессы перекристаллизации, обусловленные не только полиморфными превращениями компонентов сплава, но и распадом твердых растворов, выделением из них вторичных фаз, когда растворимость компонентов в твердом состоянии с изменением температуры меняется. Эти превращения называются фазовыми превращениями в твердом состоянии. Они также сопровождаются диффузионными процессами, которые при пониженных температурах сильно замедляются. Поэтому весьма часты случаи, когда после охлаждения сплавы оказываются в неравновесном состоянии.