Взаимодействие компонентов в сплавах.

При образовании сплавов в процессе их затвердевания возможно различное взаимодействие компонентов. Основными из которых являются механическая смесь и твердый раствор. Если в процессе кристаллизации сила взаимодействия между однородными атомами окажется больще силы взаимодействия между разнородными атомами, то после кристаллизации образуется механическая смесь, состоящая из зерен чистых металлов. В этом случае в твердом сплаве будут присутствовать зерна одного чистого металла и рядом с ними зерна другого чистого металла. Такая форма взаимодействия возможна при большом различии в свойствах входящих в сплав металлов.

Другой формой взаимодействия между веществами, входящими в состав сплава является образование твердых растворов. В твердом растворе, так же как и в чистых металлах атомы в пространстве расположены закономерно, образуя кристаллическую решетку. В твердом растворе одно из входящих в состав сплава веществ сохраняет присущую ему кристаллическую решетку, а 2ое вещ-во утратив свою кристаллическую решетку, в виде отдельных атомов распределяется в кристаллической решетке 1го. 1ое вещество – растворитель, 2ое – растворимое. В зависимости от характера распределения, атомы растворимого элемента распределяются в кристаллической решетке металла-растворителя, занимая места между его атомами. В твердых растворах замещенные атомы растворимого элемента занимают места атомов основного металла. Образование твердых растворов сопровождается изменением параметров решетки металла-растворителя, что определяет изменение свойств твердого раствора.

Диаграммы состояния сплавов. Диаграмма железо-углерод.

Диаграмма состояния – графическое изображение состояния любого сплава, изучаемой системы в зависимости от его концентрации и температуры.

Она показывает равновесные, устойчивые состояния в зависимости от указанных условий. Изучение любого сплава, прежде всего, начинается с построения и анализа диаграммы состояния соответствующей системы, т.к. диаграмма состояния дает возможность изучать фазы и структурные составляющие сплава. Построение диаграммы состояния осуществляют экспериментальными методами.

Температуры, соответствующие фазовым превращениям называются критическими точками.

Точки, соответствующие началу кристаллизации называются точками ликвидуса, а концу кристаллизации – точками солидуса.

Пользуясь диаграммой состояния можно установить возможность проведения термической обработки и ее режимы, температуры литья, горячей пластической деформации и т.д.

Диаграмма состояния олово-свинец:

tплPb=327°C

tплSn=232°C

РИСУНОК

Сплавы железа с углеродом(стали и чугуны) являются наиболее распространенными металлическими материалами.

Чистое железо – серебристо-светлый металл. Для технически чистого железа tплавления=1539°C. Железо обладает невысокими твердостью и прочностью, но высокой пластичностью. При нагреве железо испытывает алотропные изменения.

До 911°C – Feα

При 911°C - изменение кристаллической решетки

При 911-1392°C – Feγ

При 1392°C – вновь перестройка

Углерод – в природе встречается в виде 2х модификаций: в формах алмаза и графита.

Железо хорошо растворяет углерод, образуя различные твердые растворы:

Феррит – твердый раствор, внедрение углерода в Feα

Твердость и механические свойства феррита близки к свойствам технически чистого железа.

Аустенит – твердый раствор, внедрение углерода в Feγ

Цеменит – карбид железа Fe3C, образующийся при содержании углерода более 4,3%. Имеет очень высокую твердость, хрупкий. Указанные фазы могут при различных условиях образовывать различные комбинации. Сокращенные обозначения фаз.

Феррит – Ф, аустенит – А, цементит – Ц, жидкая фаза – Ж.

РИСУНОК