Как показано И. И. Корниловым,
неограниченные твердые растворы на основе железа и других тугоплавких
металлов образуются, если это различие не более ±8 % •
Следовательно, для твердых
растворов на основе железа предельные колебания размерного фактора
гме, нм (±8% для
неограниченных и ±151% для ограниченных твердых растворов), будут
характеризоваться данными, представленными ниже:
Me Fe
Неограниченный 0,114—0,134
0,117—0,137 0,92—1,08 Ограниченный . . 0,105—0,143 0,108—0,146
0,85—1,15
ГТ {) и м б ч э н н б т
Aie—атомный раднус легирующего
элемента; гре—
атомный раднус железа.
Как видно из представленных
данных, атомные размеры никеля, кобальта, марганца, хрома и ванадия
отличаются от атомных размеров изоморфных с ними модификаций
железа не более чем на 8 %, эти элементы с железом дают неограниченные
твердые растворы. Ограниченные твердые растворы с широкой областью
гомогенности дают эти же элементы с неизоморфными модификациями железа.
Молибден и вольфрам, которые имеют размерный фактор за пределами 8% (соответственно 10 и 11%), образуют с обеими модификациями
железа ограниченные растворы с широкой областью гомогенности. Элементы с
атомным радиусом на пределе размерного фактора (титан, ниобий,
тантал) образуют лишь ограниченные растворы с узкой областью
гомогенности или практически нерастворимы в железе. Когда размерный
фактор выходит за пределы 15 % (цирконий, гафний, свинец), элементы имеют
незначительную растворимость в железе.
Если размерный фактор
находится в допустимых пределах и соблюдается условие изоморфности
решеток (например, система у-желе-зо — Си), значение предельной
растворимости не всегда коррелирует с отклонением размеров атомов
легирующего элемента от железа. В какой-то степени это может быть
объяснено тем, что атомный размер не является постоянной
характеристикой элемента. Атомный радиус железа и легирующего элемента в
стали и сплаве может отличаться от тех же параметров в чистых металлах,
которые указаны на рис. 13.
Размеры атомов в твердых
растворах характеризуются эффективным атомным радиусом. На с. 37 приведены
значения эффективных атомных радиусов легирующих элементов в твердом
растворе на основе а-железа.
Значения атомных радиусов
«чистых» металлов (гМе по Гольд-шмидту при К=8) и их
эффективных атомных радиусов гМе в твердом растворе на
основе а-железа представлены ниже:
