Тема 2. Теория сплавов.

Цель лекции: освоить определения терминов, уметь охарактеризовать каждый тип диаграммы двойных сплавов и научить применять правило фаз и отрезков.

Понятие о строении сплавов

Металлический сплав получают сплавлением двух или более металлов; сплавлением преимущественно металлов с неметаллами; спеканием порошков нескольких метал­лов. Существуют и другие методы получения сплавов. Полученное соединение, обладает более высокими свой­ствами, чем чистые металлы.

Элемент, входящий в состав сплава, называется ком­понентом. Компонент, преобладающий в сплаве количе­ственно, называется основным. Компоненты, вводимые в сплав для придания ему нужных свойств, называются легирующими. Совокупность компонентов сплава назы­вается системой.

Сплавы классифицируют:

- по числу компонентов — на двойные (бинарные), тройные, четверные и многокомпо­нентные; по основному элементу — железные, алюминие­вые, магниевые, титановые, медные и т. д.;

-по примене­нию—конструкционные, инструментальные, жаропрочные, антифрикционные, пружинные, шарикоподшипниковые;

- по плотности—тяжелые (на основе вольфрама, рения, свинца и др.), легкие (алюминиевые, магние­вые, бериллиевые и др.),

- по температуре плавления— тугоплавкие (сплавы на основе ниобия, молибдена, тан­тала, вольфрама и др.), легкоплавкие (припои, баббиты, типографские сплавы и т. д.);

- по технологии изготовле­ния полуфабрикатов и изделий — литейные, деформиру­емые, спеченные, гранулированные, композиционные и т.д.

В зависимости от природы компонентов и от соотно­шения массовых количеств их сплавы после затвердева­ния могут образовывать механические смеси, твердые ра­створы и химические соединения.

Механические смеси образуются, когда из жидкого расплава одновременно выпадают кристаллы со­ставляющих его компонентов. Обычно это имеет место, когда компоненты не способны к взаимному растворению в твердом состоянии или обладают ограниченной растворимостью. Механические смеси могут состоять из кристаллитов чистых компонентов, твердых растворов и химических соединений. При образовании механической смеси кристаллические решетки фаз не меняются.

Фазой называют однородную часть системы, отделенную от других частей системы (фаз) поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав или структура изменяются скачкообразно.

Твердый раствор образуется тогда, когда кристаллы сплава содержат одновременно несколько компонентов, которые могут входить в состав кристаллов в произвольных весовых количествах.

По типу расположения атомов растворимого элемента твердые растворы делятся на две группы — замещения и внедрения.

На рис.7,а показана кристаллическая решетка твердого раствора замещения. Атомы компонента А частично замещают атомы компонента В (основного металла). В твердых растворах внедрения атомы растворенного вещества А располагаются в промежутках кристаллической решетки между атомами растворителя В (рис.7,б). Чаще всего это имеет место, когда в металле растворяются неметаллические элементы.

Компоненты входят в состав химического соединения в строго определенных соотношениях. Образование химического соединения сопровождается возникновением новой критсаллической решетки. Свойства химическогог соединения резко отличаются от свойств элементов, образующих его.