СПЛАВЫ
металлов, металлические сплавы,
твёрдые и жидкие системы, образованные гл. обр. сплавлением двух или более
металлов,
а
также металлов с различными неметаллами. Термин "С." первоначально относился
к материалам с металлич. свойствами. Однако с сер. 20 в. в связи с бурным
развитием физики и техники полупроводников и полупроводниковых материалов
понятие С. расширилось и распространилось на С. элементарных полупроводников
и полупроводниковых соединении С даже при сравнительно простой кристаллич
структуре часто обладают более высокими механич и физич свойствами, чем
составляющие их чистые металлы, напр твердые растворы Cu-Sn
(бронза)
или
Fe-С (чугун, сталь)
Два больших периода истории материальной культуры-
бронзовый век
и железный век - названы по тем металлам и
С , из к рых изготовлялись орудия труда, предметы вооружения и пр Издавна
было, известно, что свойства С зависят не только от их состава, но и от
тепловой (напр , закалка)
и механич (напр , ковка) обработки Переход
от поиска практически важных С с помощью "проб и ошибок" к научным основам
создания пром С произошел только в конце 19 - начале 20 BB , когда под
влиянием быстро растущих запросов техники и идей физической химии
возникло
учение о зависимости между свойствами металлов и свойствами образованных
из них С , а также о влиянии на них механич тепловых, химических и др воздействий
(см Металла ведение Металлография, Металлофизи ка Физика химический
анализ) Были построены
диаграммы состояния и диаграммы состав
- свойство для всевоз можных комбинаций металлич систем, как двойных,
так и многокомпонентных Раскрываемый диаграммой состояния характер взаимодействия
компонентов системы (образование твердых растворов хим соединений,
механич смесей, наличие фазовых превращений в твердом состоянии) позволяет
предвидеть тип диаграмм состав - твердость состав - электропроводность
и др , потучить представление о макроструктуре С Во второй половине 20
в внимание ученых в СССР и за рубежом все больше сосредоточивается на проблеме
предсказания характера взаимодействия элементов и свойств их С. При этом
используются закономерности, вскрытые периодической системой элементов
успехи
теории химической связи, достижения физики твердого тела и вычислительной
техники Разработка теории С создала новые возможности развития пром сти,
а также ряда отраслей новой техники Совр промышлен ные С - основная часть
конструкцией
ных материалов При этом 95% мировой металлопродукции состав тяют С
на основе железа - самого дешевого и доступного металла (сталь, чугун,
ферросплавы)
Все больше элементов периодич системы Менделеева, до
недавнего времени представлявших чисто научный интерес, находит практич
применение для легирования
известных и создания новых С с целью
расширения диапазона свойств и областей применения
Большое число всевозможных С требует их
Для обозначения качественного состава выпускаемые
Свойства большинства С определяются как
превращение, открытое при изучении
Для установления и проверки свойств С применяют
Подавляющее большинство промышленных С
Современные успехи науки о С в значительной
Подробнее о методах получения С , их свойствах,
Лит Д К Чернов и наука о металлах,
пер. сангл., 2 изд., т. 1-2, M., 1962;
классификации Для нее существует теоретич и практический подход В первом
случае с точки зрения термодинамики химической (и фаз правила)
С классифицируют а) по числу компонентов - на двойные, тройные и т
д , б) по числу фаз - на однофазные (твердый раствор или интермета тгад)
и многофазные (гетерофазные) состоящие из двух и более фаз Этими фазами
могут быть чистые компоненты твердые растворы, фазы со структурой
,
,
,
латуни,вольфрама,
типа
Cu
гетерогенностью (см Дисперсноупрочнённые материалы, Старение металлов),
можно
считать, что они лежат на границе между твердыми растворами и многофазными
С По практич получению и применению принята следующая классификация С а)
по металлам - либо являющимся основой С (С черных металлов и С цветных
металлов а также алюминиевые сплавы, железные сплавы, нит&левые
сплавы и т п ), либо по добавленным в небольших кол вах и придающим
особо ценные свойства легирующим компонентам (бериллиевая бронза, ванадиевая,
вольфрамовая и др стали), б) по применению (для изготовления конструкций
или инструментов) и свойствам - антифрикционные жаропрочные, жаростойкие,
износостойкие, легкие и сверхлегкие, легкоплавкие, химически стойкие и
MH другие, а также С с особыми физ свойствами - тепловыми, магнитными,
электрич (см Прецизионные сплавы), в) по технологии изготовления
изделий - на литейные (отливка жидких С в формы), деформируемые (в холодном
или горячем состоянии путем ковки, прокатки волочения, прессования, штамповки),
полученные методами по рошковой металлургии
(см Спеченные материалы)
в СССР С маркируются (см на примере медных сплавов, леги рованных сталей)
Кроме
того, многие С имеют названия, связанные с различными их признаками составом
(напр , нихром), особыми свойствами (напр , инвар, Константин)
С
называют и по фамилиям изобретателей
(Вуда сплав, мельхиор, монель металл),
названиям
фирм (армко железо) и др
составом, так и структурой С , зависящей от условий кристаллизации
и
охлаждения, термической и механич обработки При нагреве и охлаждении изменяется
структура С (см Мокро структура, Микроструктура), что обусловливает
изменение механических, физич и химических свойств и влияет на поведение
С при обработке и эксплуатации Выяснение (с помощью диаграмм состояния)
возможных фазовых превращений в С дает исходные данные для анализа важнейших
видов термической обработки (закалки, отпуска металлов,
отжига,
старения)
Напр , перед отжигом углеродистых сталей исходной структурой чаще всего
является феррито карбидная смесь, основное превращение, происходящее при
нагревании,- это переход перлита в аустенит
при темп ревыше
727 0C ("точка Ai"), закалка позволяет сохранить аустенитную
структуру (т н закалка без полиморфного превращения, при к рой происходит
повышение прочности при сохранении пластичности С ) Типичный пример подобного
поведения для алюминиевых С - зака ленный дуралюмин
Д16 Реже встречаются
С , у к рых при закалке снижается прочность и сильно возрастает пластичность
по сравнению с отожженным состоянием Типичный пример - бериллиевая бронза
Бр Б2 или нержавеющая хромоникелевая сталь Х18Н9 Для любых металлов или
С , в к рых при изменении темп ры происходит полиморфное превращение основного
компонента, при быстром охлаждении возможна закалка с бездиффузионным полиморфным
превращением, к рую обычно называют "закалкой на мартенсит" Мартенситное
закалки углеродистых и легированных сталей, как выяснилось впоследствии,
является одним из фундаментальных способов перестройки кристаллической
решетки, свойственным как чистым металлам так и самым различным классам
С безуперодистым С на основе железа, сплавам цветных металлов, полупроводниковым
соединениям и др Совр термическая обработка металлов и С включает
не только собственно термич , но и термомеханическую обработку, химико-механическую
обработку и химико термическую обработку В процессе таких технологич
операций, как литье, сварка, горячая обработка давлением, С могут
побочно также подвергаться от дельным видам термич воздействия и изменять
свои свойства
различные методы контроля, в т ч разрушающего - испытания на механич прочность
и
пластичность,
жаропрочность (см Механические свойства материалов),
а также
испытания на стойкость против коррозии (см Коррозия металлов,
Жаростойкость
идр),
и неразрушающего (измерения твердости, электрических,оптич , магнитных
и др свойств) Состав С определяется химико аналитич методами (см Качественный
анализ, Количественный анализ), с помощью спектрального анализа,
рентгеноспектрального анализа и др методов Весьма эффективны для практич
применения методы быстрого ("экспрессного") хим анализа, используемые при
произ ве С , полуфабрикатов и изделий из С Для исследования как самой структуры
С , так и ее дефектов используются методы физ металловедения Различают
макроскопические и микроскопич дефекты С (см Дефекты в кристаллах, Дефекты
металлов)
существует в мелкозернистом (в виде поликристаллов) состоянии свойства
таких С практически изотропны (см Изотропия) Получение С в виде
монокристаллов
представило
чисто научный интерес Лишь со 2 и половины 20 в появилась необходимость
в промышленном произ ве С в виде монокристаллов, ткв ряде областей новой
техники могут быть использованы только монокристаллы (см
Полупроводниковые
материалы)
мере связаны с совершенствованием классич и разработкой новых физ методов
исследования твёрдого тела (см Рентгеновский структурный анализ,
Электронная микроскопия, Нейтронография, Электронография
и др методы)
значении и применении см также статьи о различных С
под ред H T Гудцова Л -M 1950 Б о ч-в а р А А Металловедение 5 изд M 1956,
Смнрягин А П Промышленные цветные металлы и сплавы 2 изд M 1956, Курнаков
H С Избр труды т 1 - 2, M 1960-61 КолачевБ А Лива нов В И Елагин В И Металлове
дение и термическая обработка цветных ме таллов и сплавов M 1972 Б о Kштейн
С 3 Строение и свойства металлических сплавов M 1971 Курдюмов Г В , Явления
закалки потпуска стали, M 1960 Штейнберг С С Металдоведение, M 1961 Хансен
M AHдер к о К , Структуры двойных сплавов,
Диаграммы состояния металлических систем, в 1 - 17, под ред. H. В. Агеева,
M., 1959 - 73; Савицкий E. M., Бурханов Г. С., Металловедение тугоплавких
металлов и сплавов, M., 1967; Эллиот P. П, Структуры двойных сплавов, пер
с англ., т. 1 - 2, M., 1970, Шанк Ф. А., Структуры двойных сплавов, пер
с англ , M., 1973, Физическое металловедение, под ред. P. Кана, пер. с
англ., т. 1 - 3, M , 1967 - 68; Горелик С. С.,Дашевский M. Я., Материаловедение
полупроводников и металловедение, M., 1973, H о в и к о в И. И., Теория
термической обработки металлов, M., 1974. С. А. Погодин. Г. В. Инденбаум.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я