МАТЕРИАЛЫ И ИХ ПОВЕДЕНИЕ ПРИ СВАРКЕ
Основы кристаллического строения
Известно, что все металлы и их сплавы являются кристаллическими веществами. На рис. 3.! приведена элементарная схема кристаллической решетки металла с указанием ее основных параметров. Известно 14 типов кристаллических решеток металлов в зависимости о г возможных вариаций соотношения параметров а, Ь, с, а, |3, у и с учетом расположения атомов (ионов) не только в узлах решеток, но и в центрах элементарных ячеек или в центрах граней [3].
|
Рис. 3.1. Схема кристаллической решетки металла: а, Ъ, с — линейные параметры решетки; а, р, у — углы между плоскостями |
твердые чистые металлы, твердые растворы и химические соединения.
В твердом состоянии компоненты сплава могут образовывать: 1) твердые растворы; 2) химические соединения; 3) механические смеси, т. е. двухфазные структуры, состоящие из двух или нескольких чистых металлов и химических соединений.
Различают два основных вида твердых растворов: растворы замещения и внедрения.
Твердые растворы замещения образуются, когда оба компонента имеют однотипную с близкими значениями параметров кристаллическую решетку и величину атомных радиусов В этом случае растворимый компонент размещается в узлах решетки растворителя. Если атомные радиусы различаются не более чем на 14... 15%, то образуются неограниченные растворы, если более — ограниченные. Примером неограниченного раствора может служить твердый раствор хрома в железе.
В твердых растворах внедрения атомы растворенных элементов находятся в междоузлиях Такие растворы образуются, когда атомы растворенного элемента весьма малы по сравнению с атомами растворителя. Примером может служить раствор углерода в железе, магния в алюминии и т. д. Когда атомы растворителя и растворенного элемента занимают строго определенные места, то раствор называется упорядоченным (Cu-Al, Fe-Al). Из-за различия размеров атомов в твердых растворах происходит искажение формы кристаллической решетки (рис. 3.3).
Химическое соединение — это фаза, имеющая кристаллическую решетку с упорядоченным расположением атомов, которая отлична от решеток элементов, образующих это соединение. В этом причина того, что его свойства значительно отличаются от свойств составляющих его компонентов. Химические соединения име-
/
|
Рис. 3.3. Искажения кристаллической решетки в твердых растворах: а, б — замещения, в — внедрения |
ют постоянную температуру плавления и, как правило, обладают большой твердостью и хрупкостью. Примерами химических соединений могут служить цементит Fe3C, присутствующий в сталях и чугунах, интерметал - лид СиА12, присутствующий в дуралюминах, W:C и т. д.
Механическая смесь — это неоднородная (гетерофаз - ная) структура сплава, образующаяся из нескольких фаз, когда при кристаллизации компоненты фазы не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не образуют химических соединений. Смеси могут состоять из кристаллов (зерен) чистых компонентов, насыщенных твердых растворов или химических соединений.
