4. Понятие о сплавах. Твердые растворы, механические смеси, химические соединения.

Сплав – вещество, полученное сплавлением 2х или более элементов.

Компонент – элемент таблицы Менделеева, а так же вещества.

В результате взаимодействия компонентов в сплаве образуются фазы тип, количество и распределение которых определяет свойства вещества.

Фаза – однородная часть системы, характеризуемая химическим составом, свойствами, решеткой и имеющая поверхность раздела с остальным сплавом.

Система – совокупность фаз, находящихся в равновесии.

Фазы:

1) жидкость – жидкое состояние, когда оба компоненты неограниченно растворяются друг в друге.

2) чистые компоненты – элементы таблицы Менделеева (А.В).

3) Твердые растворы (α,β,γ…)

4)Химические соединения (An, Bm…)

5) Эвтектика

6) Эвтектоид

Классификация сплавов проводится на основе их поведения при затвердевании:

1)Механическая смесь

При кристаллизации атомы неограниченно растворяются в жидком состоянии, а в твердом не взаимодействуют и не растворяются, каждый образует свою кристаллическую решетку. Под микроскопом 2 фазы.

2)Твердый раствор

Компоненты неограниченно растворяются в жидком состоянии, а при кристаллизации образуется решетка одного из них – растворителя. Другой растворяется в этой решетке. Под микроскопом – 1 фаза.

По механизму растворения: растворы замещения и внедрения.

По степени растворимости: неограниченный и ограниченный.

Неограниченный если:

1)одинаковый тип решетки

2)разница в атомных диаметрах или радиусах менее 10%

3)подобное строение внешней электронной оболочки

3)Химическое соединение

Компоненты при кристаллизации вступают в химическое взаимодействие. Образуют, как правило, новую решетку с определенным соотношением атомов в ней. Имеем совершенно отличные от компонентов свойства.

5)Экспериментальное построение диаграмм состояния.

Диаграмма состояния – графическое отображение связи химического состава, температуры и фазового состояния сплавов. Диаграмма позволяет определить фазовые превращения в сплаве и назначить термическую обработку и определить изменения фаз и структуры. Диаграмма – инструмент изучения сплавов.

Экспериментальное построение связано с тем, что любое превращение в сплаве отмечается изменением физико-механических свойств либо тепловым эффектом. Для изучения процессов кристаллизации применяется метод термического анализа, основанный на регистрации тепловых эффектов на графиках охлаждения сплава в координатах температура – время. По точкам перегиба и площадкам на этих графиках определяют критические температуры, соответствующие определенным фазовым превращениям. При фиксации превращений в твердом состоянии, сопровождаемых малым тепловым эффектом, обычно наблюдают за изменением какой-либо физической характеристики, наиболее чувствительной к фазовым превращениям (электрические, магнитные и другие свойства)

Диаграммы строят в координатах температура – химический состав сплава. На горизонтальной оси левая крайняя точка соответствует 100% содержанию компонента C, процентное содержание D откладывают слева направо, таким образом каждая точка на горизонтальной оси соответствует сплаву с определенным соотношением C и D.

Пример: изготавливают серию сплавов с различным соотношением C и D. Для каждого сплава определяют экспериментально критические точки, т.е. температуры фазовых превращений. Полученные температуры наносят на вертикальные линии диаграммы в соответствии с химическим составом сплавов. Соединяя критические точки получают линии диаграмм состояния. Линии на диаграмме отображают процессы, происходящие в сплавах при нагревании и охлаждении. На диаграмме верхняя линия, как геометрическое место точек, при которых начинается процесс кристаллизации, называется линией ликвидус. Выше линии ликвидус сплавы находятся в жидком состоянии. Нижнюю линию, как геометрическое место критических точек, при которых заканчивается процесс кристаллизации, называют линией солидус. Ниже линии солидус сплавы находятся в твердом состоянии. Между этими линиями часть сплава существует в жидком состоянии, а часть – в твердом. (Методичка стр 13)