Теория сплавов

1.

Преподаватель:
Соловьёва А.Ю.
Ростов-на-Дону
2021

2.

Понятие о сплавах и методах их
получения
• Под сплавом понимают вещество, полученное
сплавлением двух или более элементов.
• Способы приготовления сплавов: спекания, электролиз,
возгонка. В этом случае вещества называются
псевдосплавами.
• Сплав, приготовленный преимущественно из
металлических элементов и обладающий
металлическими свойствами, называется металлическим
сплавом. Сплавы обладают более разнообразным
комплексом свойств, которые изменяются в зависимости
от состава и метода обработки.

3.

Основные понятия в теории
сплавов
• Система – группа тел выделяемых для наблюдения и
изучения.
• В металловедении системами являются металлы и
металлические сплавы. Чистый металл является
простой однокомпонентной системой, сплав – сложной
системой, состоящей из двух и более компонентов.
• Компоненты – вещества, образующие систему. В
качестве компонентов выступают чистые вещества и
химические соединения, если они не диссоциируют на
составные части в исследуемом интервале температур.
• Фаза – однородная часть системы, отделенная от других
частей системы поверхностного раздела, при переходе
через которую структура и свойства резко меняются.

4.

При образовании сплавов в процессе их
затвердевании возможно различное
взаимодействие компонентов.
В зависимости от характера взаимодействия
компонентов различают сплавы:
• механические смеси;
• твердые растворы.
• химические соединения;

5.

Механические смеси
образуются, когда компоненты не способны к
взаимному растворению в твердом состоянии
и не вступают в химическую реакцию с
образованием соединения.
Каждый компонент при этом кристаллизуется
в свою кристаллическую решетку. Структура
механических
смесей
неоднородная,
состоящая из отдельных зерен компонента А
и компонента В.

6.

Твердые растворы
образуются,
когда
один
компонент
растворяется в другом. Тогда в твердом
состоянии атомы одного компонента входят
в кристаллическую решетку другого.

7.

Твердые растворы замещения
Если атомы кристаллической решетки
одного
компонента
А
частичного
замещаются атомами другого В, образуются
твердые растворы замещения

8.

Твердые растворы внедрения
Если атомы растворимого компонента В
внедряются
в
пустоты
решетки
растворителя А, то образуются твердые
растворы внедрения

9.

Особенности строения, кристаллизации и свойств
сплавов: механических смесей, твердых растворов,
химических соединений
• Сплавы химические соединения образуются
между элементами, значительно
различающимися по строению и свойствам,
если сила взаимодействия между
разнородными атомами больше, чем
между однородными.

10.

Особенности строения, кристаллизации и свойств
сплавов: механических смесей, твердых растворов,
химических соединений
• Особенности этих сплавов:
• Постоянство состава, то есть сплав образуется при
определенном соотношении компонентов,
химическое соединение обозначается Аn Вm
• Образуется специфическая, отличающаяся от
решеток элементов, составляющих химическое
соединение, кристаллическая решетка с
правильным упорядоченным расположением
атомов
• Ярко выраженные индивидуальные свойства
• Постоянство температуры кристаллизации, как у
чистых компонентов

11.

Химическое соединение
Химическое соединение образуется, если компоненты
сплава А и В вступают в химическое взаимодействие.
Химическое соединение имеет свою кристаллическую
решетку, которая отличается от кристаллических
решеток компонентов.

12.

Диаграммы состояния сплавов
Графическое изображение состояния сплава
изучаемой системы.
В отличие от чистых металлов сплавы
кристаллизуются
не
при
постоянной
температуре, а в интервале температур,
поэтому на кривых охлаждения сплавов есть
две критические точки. В верхней критической
точке, называемой точкой ликвидус (tл),
начинается
кристаллизация.
В
нижней
критической
точке
–
солидус
(tс)
кристаллизация
завершается.
Линии
диаграммы
разграничивают
области
одинаковых фазовых состояний.

13.

Эвтектика
• Механическая
смесь
двух
или
более
разнородных
кристаллов,
одновременно
кристаллизующихся из жидкости, называется
эвтектикой (от эвтэо (греч.) – легкоплавкий).
Сплав, отвечающий составу эвтектики, называют
эвтектическим сплавом. Он имеет постоянную и
минимальную
температуру
плавления
(кристаллизации) для сплавов данной системы и
постоянный химический состав.

14.

Диаграмма состояния сплавов,
образующих механические смеси чистых компонентов (1 тип)
АСВ – линия ликвидус
DCF – линия солидус
С - эвтектика

15.

Диаграмма состояния сплавов с неограниченной
растворимостью
компонентов в твердом состоянии (2 тип)

16.

Диаграмма состояния сплавов с ограниченной
растворимостью в твердом состоянии (3 тип)

17.

Диаграмма состояния сплавов, образующих устойчивые
химические соединения (4 тип)