Способы получения двойных сплавов

Фазы сплавов.

Сплавом называется сложное вещество, получаемое путем сплавления нескольких простых веществ, называемых компонентами сплава.

В металлическом сплаве основным компонентом (более 50 %) дол­жен быть
металл. У сплавов можно получить более высокие механи­ческие, физические и химические свойства, чем у чистых металлов.

Прежде всего выясним, что такое структура и фазовый состав. Сплавы, как и чистые металлы, построены из зерен, которые можно наблюдать в оптический микроскоп. В зависимости от природы сплавляемых компонентов в сплавах могут наблюдаться в виде зе­рен следующие фазы:

смесь зерен чистых компонентов (если последние не вступают друг с другом ни в какое взаимодействие);

твердые растворы одного компонента в другом, когда кристал­лические решетки в зернах построены из атомов обоих компонен­тов, из которых один является растворителем, а другой — раство­римым;

химические соединения компонентов сплава друг с другом, имеющие свою присущую им кристаллическую решетку, отличную от решеток исходных компонентов.

При образовании твердых растворов компоненты в зависимости от их природы могут растворяться друг в друге ограниченно или неограниченно. При ограниченной растворимости в решетке одно­го компонента может раствориться лишь некоторое, как правило, зависящее от температуры количество атомов другого компонента. Остальное количество взятого для сплава компонента при этом или само становится растворителем и образует зерна со своей ре­шеткой, в которой растворены атомы другого сплавляемого компо­нента, или вступает со вторым компонентом в химическое взаимо­действие.

Для понимания природы
сплавов и их свойств необходимо познакомиться с диаграм­
мами состояний простейших сплавов — двойных. Эти сплавы со­
стоят из двух компонентов.

Диаграмма состояний представляет собой чертеж, в котором отражено изменение структуры и фазового состава сплавов данных компонентов в зависимости от их содержания (концентрации) и тем­пературы Т (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Основные типы диаграмм состояния (верх­ний ряд) и характер изменения свойств в зависимо­сти от концентрации В

1. Диаграмма состояний сплавов — механических смесей — изо­бражена на рис. 1.11, а. Это случай, когда компоненты А и В вза­имно растворяются только в жидком состоянии, а в твердом не растворяются и не вступают в химическое взаимодействие.

В твердом состоянии (ниже линии CDE) все сплавы этой си­стемы состоят из зерен чистых компонентов А + В. Свойства спла­вов в данном случае зависят от свойств компонентов и их относи­тельных количеств в каждом сплаве и изменяются по линейному закону от компонентов А и В.

2. При неограниченной взаимной растворимости компонентов в твердом состоянии получается диаграмма состояний, изображенная на рис. 1.11, б. В данном случае образуется непрерывный ряд сплавов — твердых растворов а переменной концентрации.

Известно, что при растворении в кристаллической решетке од­ного компонента атомов другого она искажается и в ней возни­кают внутренние напряжения, тем больше, чем больше в решетке посторонних («чужих») атомов. Все это затрудняет передвижение дислокаций в зернах во время пластической деформации и повыша­ет прочность сплава.

В связи с отмеченным свойства сплавов неограниченных твёрдых растворов изменяются по криволинейному закону.

3. Показанная на рис. 1.11, в диаграмма состояний отражает по­ведение сплавляемых компонентов при ограниченной растворимо­сти.

В данном случае в твердом состоянии (ниже линии ACDEB) наблюдаются три структурно-фазовые области: области ограничен­ных α (слева) и β(справа) растворов и между ними область механи­ческих смесей этих растворов (α+ β).

В областях, занятых только одним раствором, свойства изме­няются по криволинейным законам, а в смешанной области — по линейному.

Дата добавления: 2014-01-05