ОСНОВЫ ТЕОРИИ СПЛАВОВ

Основные понятия

Cплав - вещество, полученное сплавлением двух или более элементов. Возможны другие способы приготовления сплавов: спекание, электролиз, возгонка. В этом случае вещества называются псевдосплавами.

Сплав, приготовленный преимущественно из металлических элементов и обладающий металлическими свойствами, называется металлическим сплавом.

Чистые металлы в большинстве случаев не обеспечивают требуемого комплекса механических и технологических свойств и поэтому редко применяются для изготовления изделий. Некоторое применение имеет, например, медь, главным образом для изготовления проводников электричества. В большинстве случаев в технике применяют сплавы.

Система (в данном случае металлический сплав) – это совокупность фаз, находящихся в равновесии и разграниченных поверхностями раздела. Между фазами и внутри них беспрепятственно происходит обмен энергией, а также протекают процессы диффузии (в результате чего и устанавливается равновесие, т.е. состояние с минимальной энергией).

Фаза – однородная (по химическому составу, кристаллической структуре, физическим свойствам) часть системы, отделенная от других частей системы поверхностью раздела, при переходе через которую структура и свойства изменяются скачком.

Или иначе: фаза — это однородная часть неод­нородной системы, которая может быть выделена из системы каким-либо механическим способом. Суще­ствует, как правило, одна газовая фаза (за исключением редких случаев расслоения газовых смесей при очень высоких давлениях). Число жидких и особенно твердых фаз может быть достаточно велико. При кристаллизации чистого металла в системе имеются две фазы: жидкая (расплавленный металл) и твердая (зерна затвердевшего металла). В твердых сплавах фазами могут быть зерна чистого металла, зерна твердого раствора и зерна химического соединения.

Компоненты – вещества, образующие систему (сплав). В качестве компонентов выступают чистые вещества и химические соединения.

Строение металлического сплава зависит отхарактера взаимодействия компонентов в процессе затвердевания. В зависимости от этого различают виды сплавов:

1. твердый раствор А(В)

Является однофазной системой.

Соотношение между компонентами может изменяться (например, в зависимости от температуры).

Сохраняется решетка растворителя, искажаемая атомами растворенного вещества. Они располагаются в решетке, изменяя ее размеры (периоды).

Фактически второе вещество, которое утратило свое кристаллическое строение, в виде отдельных атомов распределяется в кристаллической решетке первого.

так ли? Образуются, если сила взаимодействия между атомами растворенного компонента значительно меньше, чем между атомами растворителя.

Рисовать кубик, треугольник, тетрагональную решетку

Замороженный чай

Ф (углерода мы не видим) – не подписывать, что это – просто нарисовать зерна.

2. химическое соединение А _nВ _m

Является однофазной системой.

Соотношение между компонентами строго определенное.

Образуется новая специфическая, отличающаяся от решеток компонентов, кристаллическая решетка

с правильным упорядоченным расположением атомов.

Искажений нет, это гораздо более устойчивая структура, чем раствор

Образуются, если сила взаимодействия между разнородными атомами больше, чем между однородными (между элементами, значительно различающимися по строению и свойствам)

Рисовать кубик, треугольник, призму

Сода+уксус=соль+вода

Ц (не видим ни железа, ни углерода)

3. механическая смесь (компоненты не растворимы в твердом состоянии и не образуют химическое соединение).

Является двухфазной системой.

Если смесь кристаллизуется из жидкой фазы, она называется эвтектикой.

Если смесь кристаллизуется из твердой фазы, она называется эвтектоидом.

Соотношение между компонентами примерно 1:1

В сплавах сохраняются кристаллические решетки компонентов.

В этом случае в твердом сплаве будут присутствовать зерна одного чистого металла и рядом с ними зерна другого чистого металла.

Компоненты значительно различаются по строению и свойствам (сила взаимодействия между однородными атомами больше чем между разнородными).

Рисовать кубик, треугольник = кубик + треугольник

гречка с манкой

П, Л (видим оба компонента)

При данных температуре и соотношении компонентов сплава в нем могут присутствовать все эти виды

Рисовать Л+А+Ц

Задание на лр – выписать все фазы из диаграммы в соответствии с данной классификацией

Кристаллизация сплавов. Фазовые превращения.

Кристаллизация– это процесс образования участков кристаллической решетки в жидкой фазе и рост кристаллов из образовавшихся центров.

Отличия в кристаллизации между металлом и сплавом наглядно видны на кривых охлаждения, которые изображают процесс перехода из жидкого состояния в кристаллическое.

Рис. Кривая охлаждения чистого металла

Кривая нагрева сплава

Т _кр – теоретическая температура кристаллизации (для 100% чистого, полностью свободного от примесей идеального вещества). Кристаллизация протекает при постоянной температуре.

Т _{кр 1}, Т _{кр 2.} – фактические температуры начала и окончания кристаллизации. Кристаллизация протекает в интервале температур (зависит от количества примесей).

Точки перегиба на кривых охлаждения - температуры, соответствующие фазовым превращениям. Их называют критическими точками. При переходе через эти точки происходит скачкообразное изменение свойств сплава, связанное с появлением новой фазы.

Некоторые критические точки имеют названия:

- точка, отвечающая началу кристаллизации - точка ликвидус (liquid fuel),

- точка, отвечающая концу кристаллизации – точка солидус.

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 210; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!