Мал 1.10 Зразок для визначення ударної в'язкості

Поняттяпро металеві сплави і їхні властивості. Сплавом називається складна речовина, одержуване шляхом сплавки декількох простих речовин, називаних компонентами сплаву. У металевому сплаві основним компонентом (більше 50 %) повинен бути метал. У сплавів можна одержати більше високі механічні, фізичні й хімічні властивості, чим у чистих металів, тому їх так широко застосовують у техніку. Для розуміння природи сплавів і їхніх властивостей необхідно познайомитися з діаграмами станів найпростіших сплавів - подвійних. Ці сплави складаються із двох компонентів.

Діаграма станів являє собою креслення, у якому відбите зміна структури й фазового состава сплавів даних компонентів залежно від їхнього змісту (концентрації) і температури Т (мал. 1.11).

Мал 1 11 Основні типи діаграм стану (верхній ряд) і характер зміни властивостей залежно від концентрації В

Насамперед з'ясуємо, що таке структура й фазовий состав. Сплави, як і чисті метали, побудовані із зерен, які можна спостерігати в оптичний мікроскоп. Залежно від природи компонентів, що сплавляють, у сплавах можуть спостерігатися у вигляді зерен наступні фази:

- суміш зерен чистих компонентів (якщо останні не вступають один з одним ні в яку взаємодію);

- тверді розчини одного компонента в іншому, коли кристалічні ґрати в зернах побудовані з атомів обох компонентів, з яких один є розчинником, а іншої — розчинним;

- хімічні сполуки компонентів сплаву один з одним, що мають свою властиву їм кристалічні ґрати, відмінну від ґрат вихідних компонентів.

При утворенні твердих розчинів компоненти залежно від їхньої природи можуть розчинятися один в одному обмежено або необмежено. При обмеженій розчинності в ґратах одного компонента може розчинитися лише якесь, як правило, що залежить від температури кількість атомів іншого компонента. Інша кількість узятого для сплаву компонента при цьому або саме стає розчинником і утворить зерна зі своїми ґратами, у якій розчинені атоми іншого компонента, що сплавляє, або вступає із другим компонентом у хімічну взаємодію. Розглянемо приклади діаграм станів і показаних на них фаз і структурних складових.

Діаграма станів сплавів — механічних сумішей — зображена на мал. 1.11, а. Це випадок, коли компоненти А и В взаємно розчиняються тільки в рідкому стані, а у твердому не розчиняються й не вступають у хімічну взаємодію.

У твердому стані (нижче лінії CDE) всі сплави цієї системи складаються із зерен чистих компонентів А + В. Властивості сплавів у цьому випадку залежать від властивостей компонентів і їхніх відносних кількостей у кожному сплаві й змінюються за лінійним законом від компонентів А і В.

При необмеженій взаємній розчинності компонентів у твердому стані виходить діаграма станів, зображена на мал. 1.11,6. У цьому випадку утвориться безперервний ряд сплавів - твердих розчинів а змінної концентрації.

Відомо, що при розчиненні в кристалічних ґратах одного компонента атомів іншого вона спотворюється й у ній виникають внутрішні напруження, тим більше, чим більше в ґратах сторонніх («чужих») атомів. Все це утрудняє пересування дислокацій у зернах під час пластичної деформації й підвищує міцність сплаву.

У зв'язку з відзначеним властивості сплавів необмежених твердих розчинів змінюються за криволінійним законом.

Показана на мал. 1.11, у діаграма станів відбиває поводження компонентів, що сплавляють, при обмеженій розчинності.

У цьому випадку у твердому стані (нижче лінії ACDEB) спостерігаються три структурно-фазові області: області обмежених a (ліворуч) і b (праворуч) розчинів і між ними область механічних сумішей цих розчинів (a+b).

В областях, зайнятих тільки одним розчином, властивості змінюються за криволінійними законами, а в змішаній області - по лінійному.

Література: