Студопедия

Главная страница Случайная лекция


Мы поможем в написании ваших работ!

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика



Мы поможем в написании ваших работ!




Кристаллическое строение металлов

Читайте также:
  1. Microsoft Excel. Работа с пакетом анализа. Построение простой регрессии
  2. VI. СОСТАВ И СТРОЕНИЕ ГРУНТОВ. ВЛИЯНИЕ ВОДЫ НА МЕХАНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ГРУНТОВ
  3. Анатомическое строение медицинских пиявок
  4. Атомно-кристаллическое строение металлов
  5. АТОМНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ. ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЙ
  6. Атомы неметаллов (за исключением фтора) в зависимости от
  7. Бухгалтерский баланс и его строение
  8. Введение в энтомологию. Строение насекомых. Сифункулятозы и мелофагозы.
  9. Взаимодействие металлов с водой и растворами щелочей
  10. Взаимодействие металлов с кислотами

Исследование строения металлов проводят путем изучения макрострук­туры с увеличением до 10 раз и без увеличения; микроструктуры - с увеличе­нием от 10 до 2000 раз на оптических микроскопах и до 100 000 раз на элек­тронных микроскопах, атомной структуры - путем рентгенографического анализа.

Металлы представляют собой кристаллические тела с закономерным расположением атомов в узлах пространственной решетки. Решетки состо­ят из ряда кристаллических плоскостей, расположенных друг от друга на расстоянии нескольких нанометров (1 нм = 10~9м). Для железа эти рас­стояния 28,4 нм (а = Ее) и 36,3 нм (у = Ре). Большинство металлов имеет пространственное строение решетки в виде простых геометрических фи­гур, обладающих плотнейшей упаковкой, - это кубические объемно- и гра- нецентрированные и гексагональные решетки (рис. 1).

Плотность упаковки характеризуется координационным числом, пред­ставляющим собой число соседних атомов, находящихся на равном и наи­меньшем расстоянии от данного атома. Чем больше число, тем плотнее упа­ковка. Для объемно-центрированной кубической упаковки оно равно 8 (К8); гранецентрированной — 12 (К12); гексагональной - тоже 12 (К12). В кубиче­ской объемно-центрированной решетке кристаллизуются К, Ка, 1Л, а-Ре

Мо, W, V, Сг, Ва и др.; кубической гранецентрированной - М, А&, Аи, Ри Си, у - Бе; в гексагональной -Сс1, Яд, Ве, а-Тл, си-2п и др

 
Рис. 1. Плотность упаковки кристаллических решеток: а) кубической гранецентрированной (К12); б) объемно-центрированной (К8); в) гексагональной (К12)

 

 

  Рис. 2. Кривые охлаждения и нагревания железа

Расстояние между центрами ближайших атомов в решетке называет­ся периодом решетки. Период решетки для большинства металлов нахо­дится в пределах 0,1-0,7 им.

Отдельные участки кристаллической решетки прочно связаны между собой в комплексы - зерна. Взаимное расположение зерен отдельных эле­ментов и сплавов определяет структуру металлов и их свойства.

Атомы металлов характеризуются малым количеством электронов (1...2) на наружной оболочке, легко отдают их, что подтверждается высо­кой электропроводностью.

Многие металлы в зависимости от температуры претерпевают струк­турные изменения кристаллической решетки.

Железо, олово, титан и другие металлы обладают свойствами аллотро­пии, т. е. способностью одного и того же элемента при различной температуре иметь разную кристаллическую структуру. Аллотропические превращения со­провождаются выделением или поглощением теплоты. Железо имеет четыре аллотропические формы: а-Ре, р-Ре, у-Ре, 5-Ре. Практическое значе­ние имеют а-Ре и у-Ре, так как р-Ре и 8-Ре отличаются от а-Ре только величиной межатомного расстояния, а для Р~Ре характерно отсутст­вие магнитных свойств.

Температура, при которой происходит переход металла из одного аллотропического вида в другой, называется критической. Величины этих температур видны на диаграмме охлаждения и нагревания чистого железа (рис. 2) в виде участков, свидетельствующих о том, что фазовые превра­щения происходят с выделением теплоты при нагревании. До точки Кюри (768 °С) железо магнитно, выше – немагнитно

 

Все металлы находятся в твердом состоянии до определенной темпера­туры. При нагреве металла амплитуда колебания атомов достигает некоторой критической величины, при которой происходят разрушение кристаллической решетки и переход металлов из твердого состояния в жидкое. Процесс кри­сталлизации заключается в росте кристаллов путем отложения новых кристал­лических групп вокруг возникших зародышей. Рост кристаллических обра­зований происходит в определенных направлениях. Вначале образуются главные оси кристалла путем роста в трех взаимно перпендикулярных на­правлениях, а затем от каждой из этих осей образуются новые и возникает не полностью завершенный кристалл, называемый дендритом. В дальней­шем все промежутки между осями дендрита заполняются утюрядоченно расположенными атомами.

В условиях несвободной кристаллизации образующиеся кристаллы получают неправильные очертания и форму и называются кристаллитами или зернами. Величина зерен оказывает существенное влияние на механи­ческие свойства металлов: чем мельче зерна, тем прочнее металл.

Технические металлы и сплавы представляют собой поликристалли­ческие тела, состоящие из большого числа различно ориентированных кристаллических зерен (поперечные размеры зерен 0,001-0,1 мм), поэтому в целом металлы принято считать условно изотропными телами.

Однако при одинаковой ориентации кристаллитов такой мнимой изо­тропности наблюдаться не будет. Кристаллическая решетка реальных метал­лов и сплавов далека от идеального строения

В реальных кристаллах всегда имеются дефекты, которые подразде­ляют на точечные, линейные, поверхностные и объемные. Размеры точеч­ного дефекта близки к межатомному расстоянию. У линейных дефектов длина на несколько порядков больше ширины; у поверхностных дефектов мала толщина, а ширина и длина больше толщины на несколько порядков. Объемные дефекты (поры, трещины) имеют значительные размеры во всех трех направлениях.

Дефекты сохраняют подвижность, способны перемещаться в кри­сталлической решетке и при сближении взаимодействуют между собой. В большинстве случаев подвижность дефектов контролируется диффузи­ей. Передвижение дислокаций под действием напряжений не связано с массопереносом, дислокации подвижны и при низких температурах, когда диффузия уже не играет никакой роли.

К самым простым точечным дефектам относятся вакансии, меж- узельные атомы основного вещества, чужеродные атомы внедрения (рис. 3).

Вакансией называется пустой узел кристаллической решетки, а меж- узелъным атомом - атом, перемещенный из узла в позицию между узлами.

а) б) в) Рис. 3. Точечные дефекты в кристаллической решетке: а) вакансии; б) межузельный атом; в) примесный атом внедрения

Вакансии и межузельные атомы появляются в кристаллах при любой температуре выше абсолютного нуля из-за тепловых колебаний атомов. Каждой температуре соответствует равновесная концентрация вакансий, а также межузельных атомов. Например, в меди при 20-25 °С содержится КГ13 % (ат.) вакансий, а вблизи точки плавления - уже 0,01 % (ат.) (одна вакансия приходится на 104 атомов).

Пересыщение точечными дефектами происходит при резком охлаж­дении после высокотемпературного нагрева, при пластическом деформи­ровании и при облучении нейтронами. В последнем случае концентрация вакансий и межузельных атомов одинакова: выбитые из узлов решетки атомы становятся межузельными атомами, а освободившиеся узлы стано­вятся вакансиями.

С течением времени избыток вакансий сверх равновесной концентрации уничтожается на свободных поверхностях кристалла, порах, границах зерен и других дефектах решетки. Места, где исчезают вакансии, называются стоками вакансий. Вакансии являются самой важной разновидностью точечных дефек­тов; они ускоряют все процессы, связанные с перемещениями атомов (диффу­зия, спекание порошков и т. д.).

Все виды точечных дефектов искажают кристаллическую решетку и в определенной мере влияют на физические свойства, преимущественно на электропроводность, магнитные свойства. На механические свойства ме­таллов точечные дефекты практически не влияют.

Важнейшие виды линейных несовершенств - краевые и винтовые дислокации (рис. 4). Краевая дислокация в сечении представляет собой край «липшей» полуплоскости в решетке (см. рис. 4, а). Вокруг дислока­ций решетка упруго искажена

а) б) в) Рис. 4. Схемы краевой (а) и винтовой (б) дислокаций, вектора Бюргенса (в)

Мерой искажения служит так называемый вектор Бюргенса (рис. 4, в).

Краевые, или линейные, дислокации характеризуются появлением в кристалле добавочной незавершенной атомной плоскости (электроплоско­сти). Дислокация называется положительной (рис. 4, а), если экстраплос­кость лежит в верхней части кристалла, и отрицательной, если она распо­ложена в нижней части кристалла.

Винтовая дислокация (рис. 4, б) появляется, если в кристалле сделать надрез и сдвинуть вниз одну часть кристалла относительно другой на одно межатомное расстояние (на рис. 4, б плоскость сдвига заштрихована). Как видно из рисунка, смещение уменьшается от точки А к точке В, что вызы­вает изгиб атомных плоскостей. Несовершенная область вокруг линии ВС называется винтовой дислокацией, так как после появления такого несо­вершенства атомные плоскости кристалла закручиваются подобно винто­вой лестнице

К поверхностным дефектам относят болыпеугольные и малоуголь­ные границы, дефекты упаковки, границы двойников.

Поликристаллический сплав содержит большое число мелких зерен, границы между которыми представляют переходный слой шириной 1-5 нм. В нем нарушена правильность расположения атомов, имеющая скопления дис­локаций, повышена концентрация примесей. Если соответствующие кристал­лографические направления в соседних зернах образуют углы в десятки граду­сов, то такие границы называют болыиеуголъными. Если же такой угол неве­лик (не более 5°), то такие границы называют малоуголъными.

Дефект упаковки - это часть атомной плоскости, ограниченной дис­локациями, в пределах которой нарушен нормальный порядок чередования атомных слоев.

Поверхностные дефекты влияют на механические и физические свойст­ва металлов. Чем мельче зерно, тем выше предел текучести, вязкость и меньше опасность хрупкого разрушения.

Диффузия протекает значительно быстрее вдоль границ зерен, чем сквозь кристаллы, особенно при нагреве. Взаимодействие между дефекта­ми, перемещение их в кристаллах отражается на свойствах материалов.

К объемным дефектам в кристаллах относят микротрещины в них, поры и различные включения.

Дислокации играют главную роль в процессах пластической деформа­ции металлов, они в значительной мере определяют их реальную прочность.

Дефекты кристаллического строения возникают уже в процессе кри­сталлизации металла. Взаимодействие дефектов между собой приводит к образованию новых несовершенств и, как следствие, к изменению таких свойств металлов, как прочность и пластичность. При этом с возрастанием плотности дислокаций реальная прочность металла может проходить через минимум, так как дислокации из параллельных друг другу могут перехо­дить в расположенные в разных плоскостях и направлениях. Последние дислокации, мешая друг другу перемещаться, будут увеличивать проч­ность металла и снижать его пластичность (явление наклепа). На этом ос­новано упрочнение металлов путем термической обработки, сопровож­дающееся измельчением зерна и изменением кристаллической решетки.

2.2. Строение металлических сплавов

Металлическими сплавами называют вещества, образованные двумя или несколькими металлами или металлы с неметаллическими элементами и химическими соединениями, обладающие металлическими свойствами. Большинство сплавов получают сплавлением, т. е. соединением компонен­тов сплава в жидком состоянии. Однако сплавы могут быть получены спе­канием, электролизом и другими способами. 10

При изучении сплавов пользуются рядом специальных терминов, та­ких как «система», «фаза» и «компонент».

Системой принято называть группу сплавов, выделяемую для изу­чения. Понятия «система "медь - никель"» или «система "свинец - сурь­ма"» означают, что для исследования берутся сплавы с различной концен­трацией, образованные в первом случае медью с никелем, а во втором - свинцом и сурьмой.

Фазой называют однородную по химическому составу, строению и свойствам часть системы. В сложных системах, состоящих из нескольких фаз, фазы должны иметь границы раздела, при переходе через которые из­меняются состав, строение и свойства сплава.

Компонентами называют вещества, образующие систему. Компонен­тами могут быть чистые металлы, неметаллы или устойчивые химические соединения. Например, в сплавах железа с углеродом компонентами могут быть железо и карбид железа Ре3С. В этом случае мы будем иметь систему сплавов Ре-Ре3С.

В результате совместной кристаллизации нескольких элементов мо­гут образоваться сплавы следующих типов: механическая смесь, твердый раствор и химическое соединение. Возможность возникновения того или иного типа сплава определяется характером взаимодействия элементов в процессе кристаллизации.

Механические смеси образуются путем срастания кристаллов между со­бой при раздельной кристаллизации компонентов. В механической смеси каж­дый из компонентов сохраняет свои специфические свойства. Структура спла­ва в этом случае будет состоять из кристаллов веществ А и Б, связь между ко­торыми осуществляется по границам зерен. Значения свойств сплава могут быть средними между свойствами элементов, которые его образуют.

Твердые растворы (рис. 5) образуются в результате проникновения в кристаллическую решетку основного металла атомов другого металла или не­металла. В зависимости от характера размещения атомов различают твердые растворы замещения и внедрения. При образовании твердого раствора заме­щения атомы одного из компонентов, например Б, частично замещают атомы компонента А в узлах его кристаллической решетки. Твердый раствор внедре­ния образуется, когда атомы одного из компонентов размещаются в междоуз­лиях кристаллической решетки другого (рис. 5, в). Твердые растворы замеще­ния могут образоваться при совместной кристаллизации металлов, а твердые растворы внедрения - при совместной кристаллизации металла с неметаллом. Твердые растворы принято обозначать буквами греческого алфавита а, |3, у ит. п.

Л Атомы т" растворителя -ф» Атомы растворимого вещества

В растворе внедрения атомы растворимого элемента внедряются ме­жду атомами металла, искажая его решетку. К таким элементам относятся углерод, водород, азот, бор и другие, концентрация которых в твердом растворе может составлять 1—2 %. В растворе замещения атомы раствори­мого элемента занимают места атомов растворителя в кристаллической решетке. При этом размеры атомов основного металла и примеси должны отличаться не более чем на 15 %, например, хорошо замещаются атомы Бе и Сг, Си и Т1 и V и т. д.

Рис. 5. Схема твердого раствора: а) замещения неупорядоченного; б) замещения упорядоченного; в) внедрения

 

 

Химические соединения образуются в результате химического взаимо­действия компонентов, при этом атомы располагаются в строгом порядке и количественном соотношении. Например, в сплавах железа с углеродом обра­зуется карбид железа, называемый цементитом: ЗРеС + С = Ре3С. В сплавах алюминия с медью образуется интерметаллическое соединение СиАЬ. Как БезС, так и СиА12 - твердые, прочные, но очень хрупкие при разрушении ве­щества. Наличие их в сплаве ведет к его упрочнению с одновременным сни­жением пластичности и ударной вязкости

2.3. Диаграмма состояния двойных сплавов

Строение сплава определяет его свойства, поэтому важно знать, как это строение будет меняться при изменении температуры и состава сплава. Зависимость между строением сплава, его составом и температурой опи­сывается при помощи диаграмм состояния.

Диаграммы состояния строятся экспериментально по критическим точ­кам, полученным на кривых охлаждения сплавов данной системы. Поскольку эти диаграммы не содержат фактора времени и критические точки стремятся получить при очень медленном нагреве или охлаждении сплава, т. е. для рав­новесного состояния, диаграммы состояния называются еще и диаграммами равновесия.

Зависимость между составом, структурой и характером диаграмм со­стояния впервые установил Н. С. Курнаков.

Вид диаграммы состояния двойной системы определяется взаимо­действием ее компонентов в жидком и твердом состоянии (образованием жидких и твердых растворов, химических соединений и промежуточных фаз), а также наличием полиморфных модификаций компонентов. Можно выделить несколько основных типов диаграмм состояний сплавов, обра­зующих:

1) гетерогенные структуры;

2) твердые растворы с неограниченной или ограниченной растворимо­стью компонентов в твердом состоянии;

3) химические соединения.

Диаграммы состояния сплавов 1-го типа. Компоненты таких спла­вов неограниченно растворяются один в другом в жидком состоянии и не растворяются в твердом, например, свинец (РЬ) + сурьма (БЬ) (см. рис. 6).

 

а) б) Рис. 6. Диаграмма состояния сплава 1-го типа (а) и изменение физико-химических свойств в зависимости от состава сплава (б)

Кривая АСВ отвечает началу затвердения всех сплавов и называется температурой ликвидуса (от лат. Цдшёив - жидкий). Прямая ВСЕ соответ­ствует концу затвердения сплавов и называется температурой солидуса (от лат. воБёш - твердый). Выше линии ликвидуса все сплавы этой системы (РЬ - БЬ или в общем виде А + Б) находятся в жидком состоянии и образу­ют раствор. Ниже этой линии имеется жидкий раствор плюс кристаллы РЬ (ниже линии АС) и кристаллы БЬ (ниже линии СБ). Таким образом, по ли­нии АС из жидкого раствора кристаллизуется компонент А (РЬ), образуя а -фазу, а по линии СВ - компонент Б (ЭЬ), образуя (3 -фазу. В чистом виде РЬ начинает кристаллизоваться при температуре 327 °С, БЬ - 631 °С; у сплавов эти температуры ниже. Твердый сплав, состав которого отвечает точке С, имеет гетерогенную структуры и представляет собой механиче­скую смесь двух твердых фаз (а - и (3-фазы) в определенных соотношени­ях друг с другом и одновременно кристаллизующихся из жидкого раствора. Для системы сплавов РЬ — 8Ь соотношение компонентов в точке С со­ставляет 87 % РЬ и 13 % 8Ь. Такую двухкомпонентную структуру называ­ют эвтектикой (от греч. еЩекШБ — легко плавящаяся или хорошо плавя­щаяся), сплав - эвтектическим, температуру, при которой образуется этот сплав, — эвтектической температурой, а состав сплава — эвтектическим со­ставом.

Сплавы, лежащие левее эвтектической точки С (на линии ВС и ниже ее), называют доэвтектическими сплавами. После затвердевания они имеют струк­туру, состоящую из кристаллов БЬ и эвтектики (87 % РЬ + 13 % БЬ). Структура доэвтектического, эвтектического и заэвтектического сплавов

Рис. 7. Структура сплавов системы РЬ - БЬ (увеличение 1:250): а) доэвтектический сплав: 94 % РЬ + 6 % БЬ (темные кристаллы РЬ + эвтектика); б) эвтектический сплав: 87 % РЬ +13 % 8Ь; в) заэвтектический сплав: 60 % РЬ + 40 % БЬ (светлые кристаллы 8Ь + эвтектика)

Свойства сплавов гетерогенных структур изменяются линейно от свойств компонента А к свойствам компонента Б (рис. 6, б).

Диаграммы состояния 2-го типа. Твердые растворы замещения могут иметь неограниченную и ограниченную растворимость компонентов.

Если в сплавах (рис. 8) образуется непрерывный ряд твердых растворов, то свойства изменяются по криволинейному закону, например, медь (Си) + + никель (N1).

В интервале температур Г, - Т2 образуются кристаллы, неоднород­ные по химическому составу. Неоднородность состава внутри кристалла называют внутрикристаллитной ликвацией. Концентрация компонентов по объему кристалла выравнивается в результате диффузии атомов при воздействии высокой температуры; при максимальном искажении кри­сталлической решетки увеличивается твердость (НВ), механическая проч ность (ств) и удельное электрическое сопротивление р, температурный же коэффициент удельного сопротивления (ТКр) становится минимальным

 

 

Рис. 8. Диаграмма состояния сплавов, образующих твердые растворы с неограниченной растворимостью компонентов: а) расположение атомов Си (черные) н № (белые) в решетках сплавов и б) изменение физико-химических свойств в зависимости от состава

 

Диаграмма состояния сплавов, образующих твердые растворы с ограни­ченной растворимостью компонентов, представлена на рис. 9

Рис. 9. Диаграмма состояния сплавов в упрощенном виде для твердых растворов с ограниченной растворимостью компонентов

Твердые растворы а - и (3 -фазы с максимальной концентрацией рас­творимого компонента образуются между линиями ликвидуса и солидуса

 

В этих областях а- и р- фазы находятся вместе с жидким раствором. На линии ВСЕ сплавы затвердевают и образуют механическую смесь кри­сталлов а -твердого раствора и Р -твердого раствора.

Эвтектический сплав образуется в точке С. Сплавы, располагающие­ся слева от эвтектического состава (левее точки С) и имеющие концентра­цию компонентов в пределах точек I) и С, называются доэвтектическими, а справа от точки С - в пределах точек С и Е, — заэвтектическими.

С понижением температуры растворимость компонента Б в а -фазе и компонента А в Р -фазе все время снижается. В результате а - и Р -твердые растворы становятся пересыщенными, и происходит вторичная кристалли­зация: компонент Б выделяется из а -фазы, образуя отдельные кристаллы, называемые вторичными (Рц), а компонент А - из Р-фазы, образуя вто­ричные кристаллы (ап). Эти вторичные кристаллы <хп и Рп находятся не в структурно свободном состоянии, а в виде твердого раствора; ап - это твердый раствор А в Б, а рц - твердый раствор Б в А. Таким образом, при понижении температуры на линии ВЛ выделяются вторичные кристаллы Рц, а на линии Ев - вторичные кристаллы ап. Следовательно, в левой об­ласти диаграммы состояния образуется гетерогенная структура, представ­ляющая механическую смесь кристаллов твердого раствора ос и вторич­ных кристаллов Ри, а в правой - гетерогенная структура из смеси кристал­лов Рц + ССц .

В доэвтектических сплавах (ниже линии ВС) при охлаждении из а -фазы выделяется р -фаза и образуется гетерогенная структура (конгломератного типа), состоящая из эвтектики плюс а - и р -фаза. В заэвтектических спла­вах выделяется ап -фаза и образуется гетерогенная структура из эвтектики плюс Р - и аи -фаза.

У этих типов сплавов в той части, где имеют место однофазные области твердых растворов (области а- и р-фазы), физико-химические свойства (твердость, механическая прочность, удельное электрическое сопротивление и др.) проявляют криволинейную концентрационную зависимость, как это на­блюдалось у сплавов, образующих твердые растворы с неограниченной рас­творимостью компонентов в твердом состоянии. В двух фазных областях свойства изменяются аддитивно, как это наблюдалось у сплавов, образующих гетерогенные структуры.

Таким образом, в области, ограниченной линией ЛВЕС, существует эв­тектика (а+р) и избыточные кристаллы: слева а и (Рп), справа р (и ап).

Диаграмма состояния сплавов 3-го типа. Диаграмма состояния этих сплавов, компоненты которых образуют устойчивые химические со­единения, представлена на рис. 10.

 

Рис. 10. Диаграмма состояния сплавов, образующих химические соединения (а); изменение физико-химических свойств в зависимости от состава в общем виде (б)

Сплавы, образующие химические соединения одного металла с дру­гим, называются интерметаллидами.

Устойчивое химическое соединение АтБл, состоящее из химических элементов А и Б, является по существу самостоятельным веществом - компонентом, который может образовывать сплавы с каждым из входящим в него элементов (А и Б).

Диаграмму состояния сплавов, в которых присутствует устойчивое химическое соединение АтБл, можно разделить на две части, фактически на две самостоятельные диаграммы состояния (см. рис. 10).

В месте соединения двух диаграмм можно выделить точку перелома или острие вершины - точку С, соответствующую концентрациям компо­нентов А и Б, при которых образуется устойчивое химическое соединение АтБп. Эту точку (С) называют сингулярной. Одна часть диаграммы (ле­вая) характеризует сплавы, образуемые компонентом А и компонентом химического соединения АтБп (область А-АтБп). Правая часть диаграм­мы характеризует сплавы, образуемые Б и АтБл (область В-АтБп). При этом в левой области нет компонента Б, а в правой - А. Сплавы каждой части диаграммы представляют собой сплавы с ограниченной растворимо­стью в твердом состоянии и образуют соответствующие эвтектики (эвтек­тику I и эвтектику II).

 

Гамма-фаза - это сплавы, образующие твердые растворы, состоящие из вещества АтБ„, в котором частично растворены химические элементы А и Б, образовавшие вещество АтБл. При этом слева от пунктирной пер­пендикулярной линии, опущенной из точки С, в АтБл растворен компо­нент А, а справа - компонент Б; а -фаза - это твердый раствор компонента Б в А, Р -фаза - это твердый раствор компонента А в Б.

В точке В образуется эвтектика I - механическая смесь а - и у -фазы. Слева от точки В и ниже линии КБ образуется механическая смесь, состоящая из а -фазы плюс эвтектика I ( а + у ), справа от точки В и ниже линии ВЛ - ме­ханическая смесь, состоящая из у-фазы плюс эвтектика I (а+у). В точке О (собственно по всей линии МЭМ) образуется эвтектика П (р+у). Слева точки £> образуется механическая смесь, состоящая из у-фазы плюс эвтектика П (р + у), а справа точки И - смесь из Р -фазы плюс эвтектика II (Р+у).

Физико-химические свойства сплавов (твердость, удельное электриче­ское сопротивление и др.) в зависимости от концентрации элементов А и Б из­меняются неравномерно (см. рис 10, б). Когда образуются сплавы - твердые растворы, свойства проявляют криволинейную концентрационную зависи­мость; когда образуются сплавы - гетерогенные структуры, - аддитивную за­висимость. Составу, образующему сплав - химическое соединение АтБ„, со­ответствует экстремум изменения физико-химических свойств.

Если компоненты А и Б при определенных соотношениях образуют друг с другом несколько явно выраженных устойчивых химических соединений, то на кривой зависимости удельного электрического сопротивления р наблюда­ются несколько сингулярных точек, каждая из которых соответствует новому химическому соединению. Между этими точками свойства сплавов изменяют­ся линейно или криволинейно, в зависимости от типа образующихся сплавов.

Химические соединения обладают свойствами, обычно резко отли­чающимися от свойств образующих их компонентов. Например, химиче­ские соединения металлов с углеродом - карбиды и азотом - нитриды имеют очень высокую твердость, но хрупки при разрушении.

Установлено, что чем больше интервал кристаллизации, тем больше склонность сплавов к образованию ликваций, рассеянной пористости и трещин в отливках. Лучшими литейными свойствами обладают эвтектиче­ские сплавы. Они лучше обрабатываются резанием, дают большую чисто­ту обработки поверхности. Однофазные сплавы (твердые растворы) лучше деформируются как в горячем, так и в холодном состоянии.


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Классификация металлов и сплавов | Методы механических испытаний металлов и сплавов

Дата добавления: 2014-07-14; просмотров: 1188; Нарушение авторских прав




Мы поможем в написании ваших работ!
lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.006 сек.