Опишите принцип построения диаграмм

Строение сплавов, фазы и компоненты.

Что называют металлическими сплавами?

Металлическими сплавами называют сплавы металлов с металлами и неметаллами, у которых сохраняются металлические свойства (прочность, металлический цвет, пластичность, теплопроводность).

Что называют компонентами сплавов?

Элементы или химические соединения, образующие сплав, называются компонентами. Компонентами металлических сплавов могут быть не только металлы, но и неметаллы. В зависимости от числа компонентов сплавы могут быть: двойные (Fe – C); тройные (Cu – Zn – Al); четверные; сложные.

В зависимости от физико-химического взаимодействия компонентов в сплавах образуются фазы, число и тип которых характеризуют состояние сплава.

Что называют фазой? Структурой?

Фазой называют однородную часть сплава, отделенную от других частей сплава поверхностью раздела, и характеризующуюся определенным составом, свойствами, типом кристаллической решетки.

Что называют структурой?

Под структурой понимают форму, размеры и характер взаимного расположения фаз в сплаве. Фазовый состав и структура, определяющие свойства сплава, зависят от состава и технологии его обработки.

5.1.5. Охарактеризуйте строение сплавов.

В жидком состоянии образующие сплав элементы обычно неограниченно растворяются друг в друге, образуя жидкие растворы. В твердом состоянии элементы могут образовывать три вида взаимодействия:

1) механические смеси, представляющие собой смесь двух или нескольких фаз;

2) твердые растворы, когда один компонент растворяется в другом, который называется растворителем;

3) химические соединения, когда компоненты вступают в химические взаимодействия.

5.1.6.Охарактеризуйте механические смеси.

Механические смеси образуются в случае, если элементы, входящие в состав сплава, при затвердевании из

жидкого состояния не растворяются друг в друге и не взаимодействуют друг с другом, например, Pb – Sb. Каждый элемент сохраняет свою кристаллическую решетку. При металлографическом анализе на шлифе видны кристаллиты разных компонентов, образующих механическую смесь.

Охарактеризуйте твердые растворы.

Твердыми растворами называют фазы, в которых один из компонентов сплава сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы другого компонента располагаются в решетке первого компонента (растворителя), изменяя ее размеры. Таким образом, твердый раствор, состоящий из двух компонентов, имеет один тип решетки и представляет собой одну фазу.

Различают твердые растворы замещения и твердые растворы внедрения.

При образовании твердого раствора замещ ения (рис.1,б) атомы растворенного компонента замещают часть атомов растворителя в его кристаллической решетке. Все металлы в той или иной степени взаимно растворяются друг в друге в твердом состоянии, образуя твердые растворы ограниченной растворимости. Например, в алюминии может растворяться до 5,5 % Cu. Если же оба компонента имеют однотипные кристаллические решетки, а атомные диаметры различаются не более чем на 8-15%, то возможно образование твердых растворов неограниченной растворимости. Неограниченно растворяются в твердом состоянии металлы с ГЦК решеткой, имеющие небольшую разницу в атомных размерах, как Au и Ag, Ni и Сu.

При образовании твердого раствора внедрения (рис.1,в) атомы растворенного компонента располагаются в междоузлиях (пустотах) кристаллической решетки растворителя. Твердые растворы внедрения образуются только в тех условиях, когда диаметр атома растворенного элемента невелик (С, В, N, Н, О). Концентрация второго компонента в твердом растворе обычно невысока и всегда ниже, чем в твердых растворах замещения.

Охарактеризуйте химические соединения.

Если элементы, составляющие сплав, взаимодействуют друг с другом, то образуется химические соединения с кристаллической решеткой, резко отличающейся от кристаллических решеток исходных элементов. Свойства химических соединений отличаются от свойств образующих их элементов. Большое число химических соединений, образующихся в металлических сплавах, отличаются по некоторым особенностям от типичных химических соединений, так как не подчиняются законам валентности и не имеют постоянного состава (Fe₃C, Fe₆C).

Диаграммы состояния и принцип их построения.

Что представляют собой диаграммы состояния?

Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение зависимости температур фазовых превращений в сплавах от их состава.

Опишите принцип построения диаграмм.

Диаграммы состояния обычно строят экспериментально. Для их построения используют термический метод, с помощью которого получают кривые охлаждения и затвердевания сплавов (для этого следует расплавить ряд сплавов и провести их медленное охлаждение, фиксируя зависимость температуры от времени охлаждения). По остановкам и перегибам на этих кривых, обусловленных тепловыми эффектами превращений, определяются температуры самих превращений. Точки перегиба или остановки на кривых охлаждения называются критическими точками. Они соответствуют температурам, при которых в сплавах начинают или заканчиваются протекать какие- либо превращения.

Диаграммы состояния двойных сплавов строятся в системе двух координат – температура и концентрация. В двойных сплавах по вертикали диаграммы состояния откладывается температура, а по горизонтали - концентрация компонентов. Каждая точка на оси абсцисс соответствует определенному содержанию одного и другого компонента с учетом того, что общее содержание компонентов в каждой точке этой оси соответствует 100 %. Поэтому по мере увеличения количества одного компонента сплава должно снижаться содержание в сплаве другого компонента.

5.2.2. Назовите основные типы диаграмм состояния.

Вид диаграммы состояния определяется характером взаимодействий, которые имеют место между компонентами сплавов в жидком и твердомсостоянии. Предполагается, что между компонентами сплава в жидком состоянии существует неограниченная растворимость, т. е. они образуют однородный жидкий раствор (обозначается буквой Ж). В твердом состоянии компоненты могут образовывать:

1. механические смеси из чистых компонентов;

2. неограниченные твердые растворы;

3. ограниченные твердые растворы;

4. устойчивые химические соединения;