Твердые растворы замещения.

Смотри Лекцию №2 (замещающий атом).

Твердые растворы замещения образуются в том случае, если атомные радиусы обоих компонентов имеют близкие размеры. Твердые растворы замещения могут быть ограниченными и неограниченными (то есть иметь ограниченную и неограниченную растворимость).

Любое количество атомов можно заменить атомами.

Неограниченный раствор замещения образуется при соблюдении трех условий:

1). Одинаковый тип кристаллической решетки у двух компонентов.

2). Близость атомных радиусов двух компонентов.

3). Сходное строение валентных электронных оболочек в атомах (то есть эти металлы должны близко располагаться в таблице Менделеева).

Твердые растворы внедрения.

– внедрение в железоуглерода.

Твердые растворы внедрения образуются, если атомный радиус растворяемого элемента много меньше атомного радиуса элемента растворителя.

Необходимое условие для образование раствора внедрения:

В нашем примере в роли растворителя выступает железо, а растворяемый элемент- углерод.

Твердые растворы внедрения могут быть только ограниченными. При образовании твердых растворов возникают упругие искажения в кристаллической решетке, что приводит к изменению свойств сплавов.

Пластическая деформация развивается за счет движения дислокаций.

В твердых растворах вокруг атомов растворяемого элемента возникают упругие поля искажений кристаллической решетки, которые препятствуют движению дислокаций. Это называется упрочнением (твердое растворное упрочнение).

19.10.07. Диаграмма состояния.

Диаграмма состояния показывает состояние сплавов в зависимости от температуры и концентрации при постоянном давлении.

В дальнейшем мы будем рассматривать диаграмму состояния для двух состояний при постоянном давлении.

1:

2:

Вид диаграммы состояния зависит от того как взаимодействуют между собой компоненты: образуют ли раствор, химическое соединение, или практически нерастворимы в твердом состоянии. Мы будем рассматривать 4 типа диаграммы состояния.

Компоненты ирастворимы в жидком состоянии, практически нерастворимы в твердом состоянии и не образуют химических соединений.

линия ликвидус (выше которой все сплавы находятся в жидком состоянии).

линия солидус (ниже которой все сплавы находятся в твердом состоянии).

Кристаллизация протекает между линиями ликвидус и солидус.

Критические точки- температуры начала и конца фазовых превращений.

Эвтектический сплав кристаллизуется при наиболее низкой температуре плавления в системе компонентов и в процессе кристаллизации температура остается постоянной. Структура сплава представляет собой механическую смесь кристаллов и.

Точки 1 и 2- точки начала и конца кристаллизации.

Чистый компонент и эвтектический сплав кристаллизуются при постоянной температуре, а остальные сплавы в интервале температур.

Понятие фазы.

Пример: лед, вода и стакан- это три разных фазы.

Фаза- однородная часть системы, отделенная от других частей поверхностью раздела, при переходе через которую изменяется химический состав, кристаллическое строение и свойства.

Правило фаз (правило Гиббса):

где число степеней свободы

число компонентов

число фаз в системе

Число степеней свободы- количество внутренних и внешних факторов (температура, давление, концентрация), которые можно изменять без изменения числа фаз в системе.

при :

(где единица вместо двойки из-за того, что давление постоянно).

Это правило применяют для анализа кривых охлаждения.

Если

Если

Рассмотрим сплав III:

Участок

где

Получили : значит(кристаллизация идет в интервале температур).

Участок

где

Получили (кристаллизация идет при постоянной температуре).

При :

Получили (кристаллизация идет при постоянной температуре).

В процессе кристаллизации состав твердой и жидкой фаз, а также их количественное соотношение меняются.