1.4 Полиморфизм металлов.

Полиморфизм – существование разных типов кристаллических решеток у одного и того же металла при разных температурах и давлениях (рис. 1.11).

Полиморфное превращение - процесс перехода из одного типа решетки в другой .

Температура полиморфного превращения – температура при которой осуществляется переход из одной модификации в другую.

Рис.1.11 Кривые охлаждения и нагрева железа

Полиморфизм объясняется тем, что начиная с определенной температуры (температуры перекристаллизации), новая модификация обладает меньшим запасом энергии, чем предыдущая, и является энергетически более устойчивой.

Рис.1.6. при t > 1539⁰ C – железо жидкое, при t = 1392 – 1539⁰ С – железо имеет решетку ОЦК и называется Fe_α(δ), при t = 911 – 1392⁰ С – железо имеет решетку ГЦК и называется Fe_γ, при t < 911⁰ С – железо имеет решетку ОЦК и называется Fe_α, при t >768⁰ С (точка Кюри) – железо немагнитно, при t <768⁰ С (точка Кюри) – железо магнитно.

1.5 Металлические сплавы.

Металлические сплавы – вещества, состоящие из из двух и более элементов, которые называются компонентами сплава.

В жидком состоянии компоненты сплава полностью растворимы друг в друге и представляют собой жидкий раствор (рис.1.12,а).

Рис.1.12 Фазы в металлических сплавах:

а – жидкий раствор L; б – твердый раствор α – замещения; в – твердый раствор α – внедрения; г – химическое соединение A_nB_m; д- механическая смесь А и В

При кристаллизации компоненты сплава вступают во взаимодействие, от характера которого зависит их строение.

Наиболее часто встречаются:

1. Твердый раствор - вещество, состоящее из двух и более компонентов, один из которых, сохраняя свою кристаллическую решетку, является растворителем, а другой (или другие) распределяется в кристаллической решетке растворителя, не изменяя его типа. Твердые растворы могут быть:

а) замещения (рис.1.12,б);

б) внедрения (рис.1.12,в).

Растворимость может быть ограниченной и неограниченной. Для образования последней необходимо:

1. однотипность (изоморфность) кристаллических решеток компонентов;

2. близость атомных радиусов компонентов;

3. близость физико-химических свойств.

2. Химическое соединение (рис.1.12,г) для которого характерно:

а) постоянство состава, выраженное формулой A_nB_m,

б) наличие нового типа решетки, отличающегося от типов решеток компонентов;

в) ярко выраженное существенное изменение всех свойств.

3) механическая смесь - двухфазная структура сплава, состоящая из чередующихся зерен чистых компонентов А и В (рис.1.12,д).

Образуется тогда, когда компоненты сплава не растворяются друг в друге и не образуют химического соединения.

В материаловедении при изучении явлений, протекающих в металлах и сплавах в процессе их превращений, пользуются понятиями «система». «фаза», «компонент».

Система – совокупность фаз находящихся в равновесии при определенных внешних условиях(температура, давление). Система простая. Если состоит из одного элемента, и сложная, если из более одного.

Фаза – однородная по химическому составу и внутреннему строению часть системы, отделенная от других частей поверхностью раздела. Фазами могут быть металла и неметаллы, жидкие и твердые растворы, химические соединения. Например, однофазная система – жидкость, двухфазная – механическая смесь кристаллов двух металлов.

Компоненты – вещества, образующие систему. Это могут быть химические элементы (металлы и неметаллы) и устойчивые химические соединения.