Металлические расплавы

Чистые жидкие металлы обычно относят к так называемым простым жидкостям, которыми являются сжиженные инертные газы с вандерваальскими силами взаимодействия. В жидких металлах межчастичная связь осуществляется коллективизированными электронами; их наличием объясняется электропроводимость, теплопроводность, а также вязкость и адсорбция наряду с другими свойствами металлов.

При температурах, близких к температуре кристаллизации, строение жидких металлов близко к строению твёрдых кристаллических тел. Это сходство заключается в сопоставимости характера межчастичного взаимодействия и термодинамических свойств. В жидком состоянии атомы (ионы) находятся на близких расстояниях, но не образуют строго периодической регулярной структуры, то есть дальнего порядка, характерного для твёрдых кристаллических тел.

Введение в металл различных примесных элементов (в том числе легирующих) изменяет электронное строение расплавов, при этом в зависимости от природы примеси форма его существования в расплаве отличается от формы существования растворителя.

Так, такие элементы, как марганец, хром, никель, другие металлы, мало отличные от железа по электронному строению, обладают неограниченной растворимостью в жидком железе и высокой – в твёрдом. Они образуют с железом твёрдые растворы замещения, при этом занимают часть узлов в кристаллической решётке.

Такие элементы, как углерод, азот и водород, с железом образуют растворы внедрения, при этом располагаясь в междоузлиях кристаллической решётки железа.

Кремний и фосфор в жидком железе растворяются неограниченно, а в твёрдом – их растворимость ограничена. В расплавах железа они образуют обособленные группировки атомов железа с кремнием и фосфором, с преобладанием ковалентной связи.

Растворённые в жидком железе (либо другом растворителе) примеси изменяют свойства металлических расплавов и влияют на характер протекания сталеплавильных процессов. К таким свойствам следует отнести вязкость, поверхностные свойства, плотность, электропроводность и теплопроводность.

Термодинамические свойства металлических расплавов.