4. Гетерогенне утворення зародків при кристалізації

Процес кристалізації суттєво полегшується при гетерогенних умовах, тобто при наявності твердих частинок в рідкому металі. В цьому випадку затрачувати енергію на розрив рідини не потрібно і достатньо наявності ступеню переохолодження, щоб відбувався процесс кристалізації. Твердими частинками можуть бути стінки форми, в яку виливають рідкий метал, або стінки зварювальної ванни при зварюванні

5.Точкові дефекти кристалічної гратки

До точкових дефектів відносять вакансії і між вузлові атоми. Точкові дефекти мають невеликі розміри в трьох вимірах (не перевищують кількох атомних діаметрів). Вакансія-це незайняте атомом місце у вузлі кристалічної гратки. Міжвузлові атоми-це атоми, які вийшли з вузла кристалічної гратки і зайняли місце в міжвузлях. Відомо, що атоми знаходяться в коливальному русі біля вузлів гратки. Більшість атомів металу в даній гратці володіє однаковою середньою енергією. Однак окремі атоми мають енергію більшу від середньої і можуть переміщуватися із одного місця в інше в результаті чого утворюються вакансії і між вузлові атоми. Число вакансій збільшується з підвищенням температури, при обробці тиском, опроміненні і інших видах обробки. При кімнатній температурі 1 вакансія на 10¹⁸ атомів. При температурах близьких до температури плавлення 1 вакансія на 10⁴ атомів.

6.Лінійні дефекти кристалічної гратки

До лінійних дефектів відносяться краєва і гвинтова дислокації. Краєва дислокація являє собою локалізоване спотворення кристалічної гратки, викликане наявністю в ній “зайвої” атомної півплощини (екстра площини). Край екстра площини являє собою лінію кураєвої дислокації. Порушення порядку розташування атомів може утворювати інший вид лінійного дефекту-гвинтову дислокацію. Гвинтова дислокація, як і краєва, утворюється неповним зсувом кристала по площині. В цьому випадку можна уявити, що кристал складається з однієї атомної площини закрученої у вигляді гвинтової поверхні.

7. Зобразити діаграму двокомпонентного сплаву з необмеженою розчинністю у твердому стані з вказанням структурних складових у всіх її областях

Діаграма стану (а) та крива охолодження (б) сплавів з необмеженою розчинністю компонентів у рідкому і твердому станах

(ж) – рідина

8. Причини і умови формування сплавів з необмеженою і обмеженою розчинністю у твердому стані.

Сплав - це речовина, яку одержують поєднанням (сплавленням, спіканням, електролізом) двох або більше елементів. Однак, зазвичай, сплави одержують шляхом розплавлення двох або більше елементів (металів або неметалів) з наступною їхньою кристалізацією (твердненням).

Необмежену розчинність (здатність утворювати тверді розчини при будь-яких пропорціях компонентів) мають лише метали з кристалічною граткою одного типу за умови, що параметри їхніх ґраток відрізняються не більше як на 8-15 %. Проте допустима різниця в параметрах для різних пар металів різна. Так, необмежені тверді розчини у сплавах на основі заліза можуть утворюватись за умови, що атомні діаметри елементів, які розчинюються, відрізняються від заліза не більше як на 8 %. Якщо різниця атомних діаметрів більше 8 %, на основі заліза утворюються лише обмежені тверді розчини. Взаємодію елементів у сплавах і характер структури зумовлює фізична природа елементів, тобто тип кристалічної ґратки, розташування елементів у періодичній системі Д. Менделєєва тощо. Дійсно, метали, розташовані поблизу один від одного у таблиці Д. Менделєєва, мають необмежену розчинність: Сu і Ni; Fе і Ni; Fе і Сr; Fе і Со; Со і Ni, або розташовані в одній групі: Аs і Sb; Аu і Аg; Аu і Сu; Ві і Sb.

Елементи з кристалічними ґратками різного типу, якщо їх атоми близькі за розмірами, можуть розчинюватись один в одному обмежено. Чим більша різниця в розмірах атомів компонентів, тим менше вони розчинюються у твердому стані. Обмежена розчинність компонентів характерна також при утворенні ними твердих розчинів втілення, тобто таких, коли атоми розчинених компонентів розташовуються (втілюються) у міжвузольних об'ємах метала-розчинника. При цьому атоми розмішуються не в будь-якому міжвузлі, а лише в тих, де для них достатньо вільного об'єму. Ці порожнини малі за розміром, у них можуть розміститись елементи, атоми яких мають відповідні невеликі розміри (водень, азот, вуглець, бор). Вміст їх у твердому розчині втілення не перевищує 1-2 %. Тобто такі сплави є твердими розчинами з обмеженою розчинністю компонентів. Утворення твердих розчинів (заміщення, втілення) супроводжується зміною параметрів кристалічної ґратки метала-розчинника залежно від співвідношення розмірів атомів компонентів і відповідним зміцненням сплаву. Зміцнення пропорційне відносній зміні параметра ґратки, причому зменшення параметра призводить до більш суттєвого зміцнення, ніж його збільшення