Жёсткие растворы внедрения образуются лишь в тех условиях, в то время, когда диаметр атома растворенного элемента мал.
Жёсткие растворы этого типа получаются только при растворении в металле (к примеру, в железе, молибдене, хроме и т. д.) углерода (ядерный радиус 0,077 нм), азота (0,071 нм), водорода (0,046 нм), т. е. элементов с малым ядерным радиусом. Жёсткие растворы внедрения смогут быть лишь ограниченной концентрации, потому, что число пор в решетке ограничено, а атомы главного компонента сохраняются в узлах решетки. Роль этого вида жёсткого раствора велика в чугунах и сталях.
Жёсткие растворы, устойчивые при относительно низких температурах, стали называться упорядоченных жёстких растворов, либо сверхструктур.
Абсолютно упорядоченные растворы образуются, в то время, когда отношение компонентов в сплаве равняется целому числу: 1:1, 1:2, 1 : 3 и т. д. В этом случае сплава с упорядоченной структурой возможно приписать формулу химического соединения, к примеру, CuAu либо Cu8Au.
Упорядоченные жёсткие растворы возможно разглядывать как промежуточные фазы между химическими соединениями и твёрдыми растворами. Верное размещение атомов обоих компонентов в решетке и резкое изменение особенностей характерно для химических соединений. Но в упорядоченных жёстких растворах в отличие от химического соединения сохраняется решетка растворителя, и при нагреве до определенной температуры (точки Курнакова) степень упорядочения понемногу значительно уменьшается, а выше данной температуры жёсткий раствор делается неупорядоченным.
Образование упорядоченных жёстких растворов сопровождается трансформацией физических (магнитные особенности, электросопротивление и др.) и механических особенностей. Прочность в большинстве случаев возрастает, а пластичность ухудшается.
ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Химические соединения и родственные им по природе фазы в железных сплавах многообразны. Характерные изюминки химических соединений, образованных по закону обычной валентности, приведены ниже.
Кристаллическая решетка отличается от решеток компонентов, образующих соединение.
В соединении постоянно сохраняется простое кратное соотношение компонентов. Это разрешает выразить их состав несложной
формулой AnBm, где А и В — соответствующие элементы; n и
m — простые числа.
Свойства соединения сильно отличаются от особенностей образующих его компонентов.
Температура плавления (диссоциации) постоянная.
Образование химического соединения сопровождается большим тепловым эффектом.
В отличие от жёстких растворов химические соединения в большинстве случаев образуются между компонентами, имеющими громадное различие в электронном строении кристаллических решёток и атомов.
Как пример обычных химических соединений с обычной валентностью возможно указать на соединения магния с элементами IV—VI групп периодической совокупности. Соединения одних металлов с другими носят неспециализированное наименование интерметаллидов, либо интерметаллических соединений.
Соединения металла с неметаллом (нитриды, карбиды, гидриды и т. д.), каковые смогут владеть железной связью, часто кроме этого именуют железными соединениями.
Много химических соединений, образующихся в железных сплавах, отличается по некоторым изюминкам от обычных химических соединений, поскольку не подчиняется законам валентности и не имеет постоянного состава.
Ниже будут рассмотрены самые важные химические соединения, образующиеся в сплавах.
Фазы внедрения.
Переходные металлы (Fe, Mn, Cr, Mo и др.) образуют с углеродом, азотом, водородом и бором, т. е. с элементами, имеющими небольшой ядерный радиус, соединения: карбиды, нитриды, гидриды и бориды. Они имеют общность свойств и строения и довольно часто именуются фазами внедрения.
Фазы внедрения имеют формулу М4Х (Fe4N, Mn4N и др.), (WC, VC, TiC, NbC, TiN, VN и др.).
Кристаллическая структура фаз внедрения определяется соотношением ядерных радиусов неметалла (Rx) и металла (Rм). В случае, если rx/rm 59, то атомы металла в этих фазах расположены по типу одной из несложных кристаллических решеток: кубической (К8, К12) либо гексагональной (Г12), в которую внедряются атомы неметалла, занимая в ней определенные поры.
Фазы внедрения являются фазами переменного состава. нитриды и Карбиды, относящиеся к фазам внедрения, владеют высокой твердостью.
Рассмотренные выше жёсткие растворы внедрения образуются при намного меньшей концентрации второго компонента (С, N, Н) и имеют решетку металла растворителя, в то время как фазы внедрения приобретают кристаллическую решетку, хорошую от решетки металла.
В случае, если условие Rх/Rм 0,59 не выполняется, как это отмечается для карбида железа, марганца и хрома, то образуются соединения е более сложными решетками, и такие соединения нельзя считать фазами внедрения. На базе фаз внедрения легко образуются жёсткие растворы вычитания, именуемые время от времени жёсткими растворами с дефектной решеткой. В жёстких растворах вычитания часть узлов решетки, каковые должны быть заняты атомами одного из компонентов, выясняются свободными. В избытке по сравнению со стехиометрическим соотношением М„Хт имеется второй компонент.
Растворы вычитания образуются, к примеру, в карбидах VC, TiC, ZrC, NbC и др.
Электронные соединения. Эти соединения чаще образуются между одновалентными (Gu, Ag, Аи, Li, Na) металлами либо металлами переходных групп (Fe, Mn, Co и др.), о одной стороны,и несложными металлами с валентностью от 2 до 5 (Be, Mg, Zn, Cd, Al и др.), иначе. Соединения этого типа имеют определенное отношение числа валентных электронов к числу атомов, т. е определенную электронную концентрацию.
Электронные соединения подобно простым химическим соединениям имеют кристаллическую решетку, хорошую от решетки образующих их компонентов. Но в отличие от химических соединений с обычной валентностью электронные соединения образуют с компонентами, из которых они состоят, жёсткие растворы в широком промежутке концентраций.
Фазы Лавеса. Эти фазы имеют формулу АВ2 и образуются между компонентами типа А и В при отношении ядерных диаметров DA/DB = 1,2 (чаще 1,1—1,6) Фазы Лавеса имеют плотноупакованную кристаллическую решетку гексагональную MgZn2 либо гранецентрированную кубическую (на данный момент2)
К фазам Лавеса относятся AgBe2, СаА12, MoBe2, TiMn2 и др. (тип MgZn2).