3. Строение и свойства сплавов

В природе немногие металлы (золото, платина, серебро, ртуть и ряд других) встречаются в свободном (чистом) состоянии. Однако и они не нашли применения в ортопедической стоматологии в чистом виде, а получили распространение в виде сплавов.

Сплавом называется вещество, полученное путем сплавления двух или более элементов. Металлические сплавы — это макроскопически однородные системы, состоящие из двух или более металлов с характерными металлическими свойствами. В широком смысле сплавами называются любые однородные системы, получаемые сплавлением металлов, неметаллов, оксидов, органических веществ.

Cтроение сплава более сложное, чем металла, и зависит, главным образом, от того, в какие взаимодействия вступаютсоставляющие его компоненты. Взаимодействие компонентов, в свою очередь, зависит от условий процесса литья.

Известно три типа взаимоотношений компонентов сплава:

1. образование механической смеси;

2. образование химических соединений;

3. образование твердого раствора.

В твердом состоянии может не быть химического взаимодействия между компонентами и простыми веществами, образующими сплав. Тогда строение сплава является механической смесью отдельных частиц, зерен обоих компонентов. Такие сплавы образуют сурьма и свинец, кадмий и висмут и др.

Механическая смесь компонентов образуется тогда, когда последние не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступают в химическую реакцию с образованием соединения. При этих условиях сплав будет состоять из кристаллов компонентов, отчетливо выявляемых при микроскопическом анализе. При этом свойства сплава будут представлены усредненными свойствами элементов, которые его образуют.

Составляющие сплав вещества могут вступать в химическое взаимодействие, образуя химические соединения, или взаиморастворяться друг в друге, образуя растворы (например, при погружении алюминия в расплавленную медь или при соприкосновении платины с расплавленной сурьмой). При этом при кристаллизации разнородные атомы соединяются в определенной пропорции с образованием нового типа решетки, отличающейся от решеток металлов сплава.

Кроме механической смеси и химических соединений возможно образование таких фаз, которые не могут быть полностью отнесены к перечисленным и являются как бы промежуточными, например твердый раствор, при котором даже при значительном увеличении нельзя различить составляющие его частицы, т.к. одно вещество находится в состоянии ионов, атомов и молекул и внедряется в промежутки между молекулами другого вещества.Примером могут служить системы (сплавы) никель–хром, медь–никель и др.где, аустенитная структура нержавеющей стали получена в виде твердого раствора углерода в железе. ИсправленоВ жидком состоянии большинство металлических сплавов, применяемых в технике, представляют собой однородные жидкости, т.е.жидкие растворы. При переходе в твердое состояние во многих таких сплавах однородность сохраняется, следовательно, сохраняется и растворимость. Твердая фаза, образующаяся в результате кристаллизации такого сплава, называется твердым раствором.

Следовательно, в отличие от механической смеси, твердый раствор является однофазным, состоит из одного вида кристаллов, имеет одну кристаллическую решетку. Строение и свойства сплавов определяются фазовыми превращениями, протекающими при нагреве и охлаждении сплавов.

Технология получения сплавов требует ознакомления с процессами их легирования. Легирование — это придание особых свойств сплавам путем введения других металлов (элементов). Элементы, специально вводимые в определенных концентрациях с целью изменения строения и свойств сплава, называются легирующими элементами. Например, сталь, содержащая всего 0,05–0,1% ванадия или 0,1% титана, считается легированной титановой или ванадиевой. Золото, в основном, легируется серебром или медью, иногда платиной. Элементы, которые растворены в золоте, влияют на температуру плавления сплава. Платина в этой системе значительно повышает температуру плавления золота, поэтому важно знать, при какой температуре лигатуру наиболее целесообразно вводить, чтобы не сжечь основной металл. Эти сведения приобретают особую актуальность при изготовлении припоя, в состав которого вводился весьма легкоплавкий кадмий. В настоящее времяиз-за высокой токсичности кадмий в припое для золота применяется крайне редко.