1.5. Аллотропия (полиморфизм) металлов

Аллотропией или полиморфизмом называется способность металлов в твердом состоянии иметь различное кристаллическое строение, а, следовательно, и свойства при разных температурах.

Процесс перехода из одной кристаллической формы в другую называется аллотропическим (полиморфным) превра­щением. Аллотропические формы обозначают начальными буквами греческого алфавита: , , ,  и т. д., начи­ная с той формы, которая сущест­вует при более низкой темпера­туре.

Ал­лотропические превращения имеют многие металлы, например железо, марганец, олово, титан и др.

Железо имеет объемно-центрированную решетку до температуры 911 °С и в интервале 1392...1539 °С (Fe_), а от температуры 911 до 1392 °С имеет гранецентрированную решетку (Fe_). Высокотемператур­ная -модификация (от 1392 до 1539 °С) иногда обозначается Fe_ (-железо). При 768 °С происходит изменение магнитных свойств: ниже 768 °С железо магнитно, выше 768 °С железо немагнитно (немагнитное Fe_ иногда называют Fe_). Переход из немагнитного Fe_ в магнитное Fe_ происходит в широком районе температур, начинается (при охлаждении) или заканчивается (при нагреве) при 768 °С.

Характерным является аллотропия олова. При температуре ниже 18 °С устойчива модификация -олова (Sn_), называемая серым оловом, а выше 18 °С — -олова (Sn_), называемая белым оловом.

Решетка белого олова более компактна, чем серого олова, и превращение Sn_  Sn_, идет со значительным увеличением объема. Поэ­тому при образовании на белом олове бугорка серого олова последнее, вследствие больших объемных изменений, рассыпается в порошок. Это явление получило название «оловянной чумы»; превращение необ­ратимо.

Максимального значения скорость аллотропического превращения Sn_  Sn_ достигает при переохлаждении примерно до – 30 С. Поэтому опасность «оловянной чумы» особенно велика при хранении олова в зимнее время в холодном помещении.

Переход металла из одной кристаллической решетки в другую сопровождается изменением его химических и физических свойств.

1.6. Основы теории сплавов

Металлическим сплавом называется вещество, полученное сплавлением двух или более элементов, преимущественно металлических. Помимо сплавления, сплавы получают спеканием, электролизом и другими способами.

Сплавы обладают разнообразным комплексом свойств, которые в широких пре­делах меняются в зависимости от состава. Механические свой­ства многих сплавов, в отличие от чистых металлов, очень суще­ственно можно изменять термической и другими видами обра­ботки.

Вещества, из которых образован сплав, называются компонентами сплава. В качестве компонентов сплавов могут быть как чистые элементы, так и устойчивые химические соеди­нения.

Фазой называется однородная часть системы, отграниченная от другой части системы поверхностью раздела, при переходе через которую свойства изменяются скачкообразно.

В сплаве кроме основных компонентов могут содер­жаться и примеси. Примеси бывают полезные, улучшающие свой­ства сплава, и вредные, ухудшающие его свойства. Примеси бывают случайные, попадающие в сплав при его приготовлении, и специ­альные, которые вводят для придания ему требуемых свойств.