23. Атомно-кристаллическое строение металлов и сплавов, типы сплавов.

В тв. сост. атомы всех металлов и металлических сплавов располагаются в строгом порядке, образуя в пространстве правильные кристаллические решетки: кубическая объемно-центрированная (девять атомов (восемь в вершинах куба и один в центре.) железо, хром, вольфрам, ванадий и др), кубическая гранецентрированная (14 атомов (восемь в вершинах куба и по одному в центре каждой грани) железо при 910 – 1390 'С, медь, никель, алюминий и др) и гексагональная (шестигранная призма, 17 атомов (12 в вершинах, два в центре оснований и три внутри призмы) магний, цинк и др).

В рез-те совместной кристаллизации неск. эл-тов могут образоваться сплавы след. типов: мех. смесь, твердый р-р и, хим. соединение.

Механические смеси образуются путем срастания кристаллов между собой при раздельной кристаллизации компонентов (связь м/у крист. осуществляется по границам зерен). В мех. смеси кажд. из компонентов сохр. свои специфич. св-ва. Значения св-в сплава будут средн. м/у св-вами эл-тов, кот. его образуют.

Твердые р-ры образ-тся в рез-те проникновения в кристалл. решетку основного мет. атомов др. мет. или немет.. В зависимости от хар-ра размещения атомов различают тверд. р-ры замещения (мет+мет)(атомы одного из компонентов, частично замещают атомы др. компонента в узлах его кристалл. реш.) и внедрения (мет+немет)(атомы одного из компонентов (углерод, водород, азот, бор и др) размещаются в междоузлиях кристаллической решетки другого).

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. В сплавах алюминия с медью образуется интерметаллическое соединение. 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.

24. Фазовый состав железоуглеродистых сплавов.

Основными структурами, составляющими диаграмму железоуглеродистых сплавов, являются следующие.

Феррит — твердый раствор углерода в a-Fe. Предель­ное содержание углерода при 723 °С да 0,02 %, при 20 °С да 0,006%. Феррит по свойствам близок к чистому железу, он мягок, его твердость НВ = 60—80, пластичен.

Цементит — карбид железа (Fe₃C)—химическое соединение, содержащее 6,67 % углерода. Является состав­ной частью эвтектической смеси, а также самостоятельной структурной составляющей. Способен образовывать твердые растворы путем замещения атомами других ме­таллов, неустойчив, распадается при термической обработке. Цементит очень тверд (#£=800) и хрупок.

Аустенит — твердый раствор углерода в Y~Fе- Ато­мы углерода внедряются в • кристаллическую решетку, причем насыщение может быть различным в зависимости от температуры и примесей. Устойчив только при вы­сокой температуре, а с примесями Мn, Сг при обычных, даже низких температурах. Твердость аустенита НВ = = 170—200.

Перлит — эвтектоидная смесь феррита и цементита; образуется в процессе распада аустенита при 723°С и содержании углерода 0,83 %. Примеси Si и Мп способст­вуют образованию перлита и при меньшем содержании углерода. Структура перлита может быть пластинчатой и глобулярной (зернистой). Механические свойства пер­лита зависят от формы и дисперсности частичек цемен­тита. Прочность пластинчатого перлита несколько выше, чем зернистого.

Ледебурит — эвтектическая смесь аустенита и цемен­тита, образующаяся при 1130°С и содержании углерода 4,3%. Структура неустойчивая: при охлаждении аусте­нит, входящий в состав ледебурита, распадается на вто­ричный цементит и перлит. Ледебурит очень тверд (НВ = 700), хрупок.

Графит — мягкий и хрупкий компонент чугуна, состо­ящий из разновидностей углерода. Встречается в серых и ковких чугунах .