Микроструктурный анализ стали, страница 2

            Фаза – это однородная, обособленная часть металла или сплава, имеющая  одинаковый качественный состав (но не обязательно количественный), агрегатное состояние и тип кристаллической решетки.

            Чистые металлы способны выступать в виде двух и более фаз: жидкости и нескольких полиморфных форм.

            Химические соединения образуются при химическом взаимодействии компонентов сплава в строго определенном соотношении, что позволяет выразить их состав формулой: , где - элементы, составляющие химического соединения, а n и m – простые числа.

Пример:   (цементит)

            Кристаллическая решетка и свойства соединения отличаются от аналогичных параметров исходных компонентов.

            Твердые растворы образуются, если один компонент сплава способен растворяться в кристаллической решетке другого. Последний называется растворителем. Обозначают раствор символом A(B), где A – растворитель, B – растворенное вещество.

Твердый раствор:  - феррит (Ф).

            В отличие от химического соединения твердый раствор существует в металле при определенном соотношении компонентов, а в интервале концентрации, т.е. он имеет одинаковый качественный, но не количественный состав

            Различаются твердые растворы замещения и внедрения. В растворах замещения компонент В частично замещает атомы А в его решетке. При этом решетка искажается и изменяет свои размеры, что приводит к упрочнению растворителя.

            Растворы замещения бывают неограниченными и ограниченными. В первых любое количество атомов А может быть замещено атомами В.

            В растворах внедрения атомы растворенного компонента В внедряются в междоузлия (пустоты) кристаллической решетки компонента А, что так же приводит к увеличению периода решетки и упрочнению растворителя. В решетке ГЦК такая пустота находится в центре куба и образует сферу диаметром 0,41 диаметра атома растворителя.

В решетке ОЦК пустота находится в центре грани и образует сферу диаметром 0,29 диаметра атома растворителя. Если компонент А  способен образовывать обе эти кристаллические решетки, что имеет место в случае  , то понятно, что компоненту В будет легче раствориться в А, в случае решетки ГЦК.

Твердые растворы внедрения характерны для сплавов металлов с элементами, имеющими малые атомные диаметры (C, B, N, H, O) и имеют место при концентрации в растворе до .

            Вне зависимости от типа раствора при чрезмерном искажении решетки достигается предельная растворимость компонента В и он образует самостоятельную фазу.

Структура сплава – это совокупность формы, размеров и характера взаимного расположения фаз в сплаве. Одни и те же фазы могут образовывать различные структуры сплава.

            Структурная составляющая – это часть сплава, однофазная или многофазная, имеющая характерную однообразную структуру внутри общего зерна, отделенная от остальной части сплава поверхностью раздела.

            По структуре различают:

1)  сплавы – химические соединения

2)  сплавы – твердые растворы

Структура у этих сплавов, как и у чистого металла, представляет собой совокупность однородных зерен (рис.1)

Сплавы – механические смеси. Образуются, если в твердом состоянии составляющие сплав компоненты уже не вступают в химическое взаимодействие и уже не растворяются друг в друге. Структура таких сплавов – это совокупность зерен, образующих сплав структурных составляющих. Количество фаз равно числу компонентов.