Lt;> г У

М'

I; г\ mm

О:

б

Рис. 10.8. Структура сплавов системы Pb—Sb: а — доэвтектический сплав,

РЬ + 6% Sb (темные кристаллы РЬ + эвтектика); б — эвтектический сплав, РЬ + 13% Sb; в — заэвтектический сплав, 60% РЬ + 40% Sb (светлые кристаллы Sb + эвтектика), х250

ветвлены одна в другой. Наряду с этими структурами в эвтектике могут при­сутствовать обособленные кристаллы аир твердых растворов. Все эти типы эвтектических структур оказывают существенное влияние на формирование физико-химических и механических свойств сплавов. В соответствии с рабо­тами А.А. Бочвара, Ю.Н. Тарана и др. различают три типа эвтектических структур: структуры грубого конгломерата фаз, колониальные структуры и тонкодисперсные.

Сплавы, лежащие левее эвтектической точки С (на линии DC и ниже ее), называют доэвтектическими сплавами. После затвердева­ния они имеют структуру, состоящую из кристаллов РЬ и эвтектики (87 % РЬ + 13 % Sb). Фазы две: Pb + Sb. Сплавы, лежащие правее эвтектической точки С (на линии СЕ и ниже ее), называют заэвтек- тическими. После затвердевания они имеют структуру, состоящую из кристаллов Sb и эвтектики (87 % РЬ + 13 % Sb). Структура доэвтек- тического, эвтектического и заэвтектического сплавов системы Pb—Sb представлена на рис. 10.8.

Из рис. 10.7, б видно, что механические и электрические свойст­ва сплавов гетерогенных структур в зависимости от состава изменя­ются линейно (аддитивно) от аналогичных свойств компонента А к аналогичным свойствам компонента Б. Количественно характери­стики зависят также от типа эвтектической структуры (конгломерат­ной, колониальной, тонкодисперсной).

10.3.2. Сплавы, образующие твердые растворы

Твердыми растворами являются сплавы, в которых кристалличе­ская решетка построена из атомов двух или большего числа компонен­тов, при этом один из них является растворителем, а другой — рас­творимым. Твердый раствор имеет сильно деформированную кристал-
линескую решетку, тип которой соответствует типу решетки одному из образующих компонентов.

Твердые растворы могут образовываться при любом соотноше­нии компонентов. Различают твердые растворы замещения и внед­рения.

При образовании твердого раствора замещения атомы раство­ренного компонента замещают часть атомов растворителя в узлах его кристаллической решетки. Твердые растворы замещения могут быть с неограниченной растворимостью и ограниченной. С неог­раниченной растворимостью образуются твердые растворы тогда, когда сплавляемые компоненты имеют одинаковый тип кристал­лической решетки, близкие параметры решетки и сходные по строению оболочки валентных электронов в атомах. Например, сплавы систем: Ni—Си, Ni—Pb, Ag—Аи, Fe—Со, Fe—Сг и другие. Если эти условия не соблюдаются, образуется раствор с ограничен­ной растворимостью. Например, в сплаве А1—Си алюминий может растворить медь лишь 5,7 %, а в сплаве Си—Zn в меди растворя­ется цинка 39 % и то при достаточно высокой температуре. При ограниченной растворимости в решетке одного компонента может раствориться лишь некоторое (зависящее, как правило, от темпе­ратуры) количество атомов другого компонента. Остальное («лиш­нее») количество второго компонента при этом либо само стано­вится растворителем и образует зерна на основе своей решетки, в которой растворены атомы другого компонента, либо вступает с ним в химическое взаимодействие.

При образовании твердого раствора внедрения атомы раство­ренного компонента располагаются в междоузлиях кристалличе­ской решетки растворителя. Такие твердые растворы образуются, когда атомы растворяемого компонента имеют малый радиус. Например, с Fe твердые растворы внедрения образуют лишь С, N, Н и В.

Так как строение электронных оболочек и размеры атомов хими­ческих элементов отличаются друг от друга (см. периодическую сис­тему элементов Д.И. Менделеева и рис. 1.5), то при образовании твердого раствора кристаллическая решетка всегда искажается (де­формируется), периоды ее изменяются и в ней возникают внутрен­ние напряжения. Эти напряжения, а также деформация решетки тем больше, чем больше в решетке посторонних («чужих») атомов и чем больше разница в размерах между этими атомами и «собственными» атомами решетки. Все это затрудняет передвижение дислокаций в зернах во время пластической деформации и повышает предел проч­ности на разрыв а_в и твердость НВ сплавов, образующих твердые растворы, а также создает препятствие движению электронов прово­димости, повышая тем самым удельное электрическое сопротивле­ние р этих сплавов. Чем сильнее деформирована кристаллическая решетка, тем меньше она искажается при нагревании и тем ниже температурный коэффициент удельного электрического сопротивле­ния — ТКр.

Дата добавления: 2015-08-09