При производстве металлических конструкций в строительстве и
машиностроении применяют, в основном, сплавы, так как чистые металлы
обладают низкой прочностью.
Сплав – сложное вещество, образованное сплавлением нескольких
элементов. Химические элементы, образующие сплав, называются
компонентами. Сплавы могут состоять из двух, трех и более компонентов. прочность
Металлические сплавы в жидком состоянии, как правило, однородны и
представляют собой одну фазу. При переходе из жидкого состояния в твердое в
сплаве могут образоваться несколько фаз. Фазой называют однородную часть
неоднородной системы, отделенную от других ее частей поверхностью раздела.
При кристаллизации могут образовываться следующие типы сплавов:
механическая смесь (эвтектика), твердый раствор, химическое соединение.
Механическая смесь (эвтектика) образуется в том случае, когда
компоненты не обладают взаимной растворимостью в твердом состоянии. Это
происходит, когда компоненты резко отличаются периодом кристаллической
решетки. Для эвтектики характерно сохранение кристаллических решеток
образующих компонентов и строго определенное процентное соотношение
компонентов. Таким образом, количество фаз в эвтектике равно количеству
компонентов, из которых состоит сплав.
Твердыми растворами называют фазы, в которых один из компонентов
сплава сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы других (или
другого) компонентов располагаются в решетке первого компонента
(растворителя), изменяя ее размеры (периоды кристаллической решетки).
Таким образом, твердый раствор, состоящий из двух или нескольких
компонентов, имеет один тип решетки и представляет собой одну фазу.
Различают твердые растворы замещения и твердые растворы внедрения.
При образовании твердого раствора замещения атомы растворяемого
компонента замещают часть атомов растворителя в его кристаллической
решетке (рис. 11 а).
При образовании твердого раствора внедрения (рис. 11 б) атомы
растворяемого компонента располагаются в пустотах кристаллической решетки
растворителя. Так как периоды кристаллических решеток и размеры атомов
растворителя и растворенного компонента различны, то при образовании
твердого раствора кристаллическая решетка всегда искажается, ее периоды
изменяются, что увеличивает плотность дислокаций и повышает прочность
сплава.
Химическое соединение – это кристаллическое тело, имеющее
кристаллическую решетку, отличную от решеток, образующих это соединение.
Химические соединения обладают большой твердостью и хрупкостью.
