Основные понятия в теории сплавов

Сплавами называются сложные вещества, полученные сплавлением 2-х и более простых веществ.

Метод получения плавления чистых веществ: диффузия, методы порошковой металлургии и т.д.

Преимущества: обладают более высокими механическими свойствами и эксплуатационными характеристиками по сравнению с чистыми металлами.

К основным понятиям в теории сплавов относятся компонент, система, фаза.

Компоненты – вещества (элементы), которые применяют для изучения сплавов. Компонент, преобладающий в сплаве количественно, называется основным.

Совокупность компонентов сплава называется системой.

Фазой называется однородная часть сплава, отделенная от других частей поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав и структура материала изменяется скачком.

Взаимодействие компонентов при образовании сплавов.

В процессе кристаллизации металлов из жидкого состояния могут образоваться следующие сплавы:

1. механические смеси образуются, когда из жидкого расплава выпадают кристаллы составляющих его компонентов.

Компоненты не склонны к взаимному растворению и не взаимодействуют друг с другом, кроме того они имеют различные кристаллические решетки.

2. твердые растворы.

В ТР сохраняется решетка одного из компонентов, а второй компонент, утратив свой кристаллическое строение распределяется в первом в виде отдельных атомов.

1-ый компонент – растворитель

2-ой компонент – растворимый

По типу расположения атомов растворяемого элемента твердые растворы делятся на 2 группы: замещения и внедрения.

В твердых растворах замещения атомы компонента В замещают атомы компонента А (основной металл) в узлах кристаллической решетки.

В данном случае мы имеем твердый раствор с ограниченной растворимостью.

Если металлы имеют сходные свойства и одинаковый тип кристаллической решетки с близкими параметрами, то они могут неограниченно растворяться друг в друге, т.е. атомы сорта А могут на 100% заменить атомы сорта В, и наоборот.

В таких случаях говорят, что компоненты неограниченно растворимы друг в друге.

В твердом растворе внедрения атомы растворенного вещества В располагаются в промежутках кристаллической решетки между атомами растворителя А.

Чаще всего это имеет место, когда в металле растворяются неметаллические элементы с малым размером радиуса (H, C, N, B и т.д.)

Основные типы диаграмм состояния двухкомпонентных сплавов состояния.

Диаграмма состояния – графическое изображение равновесного превращения, протекающего в сплаве в координатах температура – концентрация.

Диаграммы состояния строят экспериментальным путем при помощи термического анализа.

Отбирают несколько сплавов с различным содержанием компонентов и строят кривые их охлаждения. По остановкам и перегибах на кривых, которые соответствуют критическим точкам определяют температуру начала и конца кристаллизации.

Чистые вещества имеют 1 критическую точку, а сплавы 2, так как температура начала кристаллизации у них разная, а конца одинаковая.

Критические точки переносятся на диаграмму в координатах температура – состав.

После кристаллизации компоненты сплава образуют механическую смесь в виде кристаллизации отдельных компонентов, то ДС имеет следующий вид.

Линия АСВ, которая отвечает началу кристаллизации из жидкого расплава, называется линией ликвидус.

Линия DCE отвечает концу кристаллизации и называется линией солидус.

Ниже ее сплав находится в твердом состоянии.

В промежутках сплавы находятся как в жидком так и в твердом виде.

Сплав, соответствующий точке С, называется эфтектическим.

Превращение жидкости с образованием мех. …

Эфтектика имеет самую низкую температуру плавления.

После кристаллизации сплавы могут образовать твердые растворы.

При неограниченной растворимости компонентов друг в друге в твердом состоянии, диаграмма имеет следующий вид (2).

Линия АСВ – ликвидус, ADB – солидус.

Ниже ее твердый раствор.

Между ними кристаллы ТР и жидкости.

При ограниченной растворимости компонентов в твердом состоянии, диаграмма может иметь следующий вид (3).

АСВ – ликвидус, ADC – солидус.

α – ТР замещения компонента А в компоненте В

β – ТР компонента В в компоненте А.

На DCE в т. С образуется эфтектика из крист. в ТВ.

При образовании в твердое состояние химического соединения, которое имеет решетку, отличную от решеток компонентов, диаграмма состояния имеет вид (4).

Т. D соответствует химическому соединению.

Линия DE имеет диаграмму на 2 простые эфтектика.

В твердом состоянии компоненты А и В не растворимы друг в друге и с хим. соед.

САМОСТОЯТЕЛЬНО обозначить на диаграмме линии ликвидус, солидус, а также области диаграммы состояния.