Химические соединения образуются при строго определенном
количественном соотношении компонентов сплава и характеризуются
кристаллической решеткой, отличной от решеток исходных компонентов.
Химические соединения, как правило, обладают характерными
физико-механическими свойствами: высокой твердостью, повышенной
хрупкостью, высоким электросопротивлением.
Химические соединения в сплавах
образуются между металлами (интерметаллические соединения), а также между
металлами и неметаллами. Некоторые соединения металлов с неметаллами
(карбиды, нитриды, оксиды, фосфиды и др.) получили в технике
самостоятельное применение.
Механические смеси образуются при одновременном выпадении из
жидкого расплава при его охлаждении кристаллов составляющих его
компонентов (эвтектические смеси). В кристаллах, которые входят в состав
механической смеси, сохраняется кристаллическая решетка исходных
компонентов сплава. Механические смеси могут состоять из чистых
компонентов, твердых растворов, химических соединений и т.
д.
Правило фаз (закон Гиббса)
устанавливает количественную зависимость между числом степеней
свободы, числом фаз и числом компонентов. Под числом степеней свободы
системы понимают число независимых внешних (температура, давление) и
внутренних переменных (концентрация), которые можно произвольно изменять
без изменения числа фаз в системе.
Для металлических сплавов,
находящихся под постоянным давлением, переменными величинами являются
температура и концентрация. В этом случае правило фаз
принимает следующий вид:
С = К + I — Ф,
где С — число степеней
свободы, Ф — число фаз и К — число компонентов
системы.
При кристаллизации чистого
металла система состоит из одного компонента (К = 1), твердой и
жидкой фаз (Ф = 2). При неизменном давлении такая система
нонвариантна (число степеней свободы равно нулю: С = 1 + 1—2 = 0) и
в ней нельзя произвольно изменять температуру, не изменяя числа
фаз.
Для чистого расплавленного
металла (К — 1, Ф — 1,С — 1) система одновариантна, т.
е. при изменении температуры равновесие системы нарушится.
§ 2. Основные типы диаграмм состояния двойных
сплавов
Диаграммы состояния
металлических сплавов представляют обобщенные результаты изучения
хода затвердевания и структурно-фазовых превращений в выбранных
системах. Эти диаграммы позволяют определить температуры начала и конца
затвердевания сплавов, их структуру для различных температур и
превращения, которые сплавы претерпевают при охлаждении и
нагревании.
