Сплави

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Сплав або стоп[1] (англ. alloy) — тверда або рідка однорідна речовина, утворена сплавленням (стопленням) кількох металів або металів з неметалами[2]. Всі сплави, як і метали, у твердому стані зазвичай мають кристалічну будову.

Багато сплавів (наприклад, бронза, сталь, чавун) були відомі в далекій давнині й уже тоді мали велике практичне застосування. Технічне значення сплавів пояснюється тим, що багато їх властивостей (міцність, твердість, електричні характеристики) набагато кращі, ніж у чистих металів, що входять до їх складу.

Загальна характеристика[ред.ред. код]

Елементи (метали і неметали), з яких складається сплав називаються компонентами сплаву. У сплаві крім основних компонентів можуть бути і домішки. Домішки бувають корисні, чи такі, що поліпшують властивості сплаву, або шкідливі, чи такі, що погіршують властивості сплаву. Домішки можуть бути випадковими, що потрапили у сплав при його створенні, і спеціальні, уведені для надання сплаву необхідних властивостей. Кристалічна будова сплаву є складнішою, ніж у чистого металу, і залежить від виду взаємодії його компонентів, які при кристалізації утворюють фази — однорідні об'єми металу, розмежовані поверхнями поділу. Компоненти у твердому сплаві можуть утворювати тверді розчини, хімічні сполуки та механічні суміші.

Твердий розчин — компоненти сплаву взаємно розчиняються один в одному. У твердому розчині один з компонентів, що входить у склад сплаву, зберігає властиву йому кристалічну ґратку, а другий у вигляді окремих атомів розподіляється усередині цієї ґратки, дещо змінюючи її розміри не міняючи форми. Тверді розчини утворює аурум з арґентумом, нікол з купрумом, тощо. Розрізняють:

Механічна суміш — компоненти сплаву мають повну взаємну нерозчинність та різні кристалічні ґратки. За цих умов сплав буде складатися із суміші кристалів компонентів, з яких він складається. Наприклад, структура сплавів стануму з плюмбумом, які використовують як м'які припої, складається з кристалітів чистого стануму та кристалітів чистого плюмбуму.

Хімічна сполука (інтерметаліди) — компоненти сплаву вступають у хімічну взаємодію, при цьому утворюються нові кристалічні ґратки, відмінні від ґраток вихідних компонентів. До того ж, одні хімічні сполуки підлягають правилам звичайної валентності (наприклад, Mn2Sn, Mg2Pb тощо), а деякі не підлягають (наприклад, CuZn3, Cu3Sn, Fe3C тощо). За надлишку одного з металів хімічні сполуки можуть утворювати як тверді розчини, так і механічні суміші.

Сплави можуть утворюватись не лише двома, але й більшою кількістю металів. Сплави з трьох металів звуть потрійними тощо. Крім того, до складу сплавів можуть входити й неметали — карбон, фосфор, сульфур тощо.

Склад, будову і властивості металевих сплавів вивчають металофізика і металознавство. Неметалеві сплави складаються з неметалевих речовин. До таких сплавів належать природні (базальт, гнейс, граніт) і штучні (скло, шлаки) силікати, сплави солей тощо.

Властивості стопів (сплавів)[ред.ред. код]

Своїми властивостями стопи різко відрізняються від чистих металів, з яких вони складаються.

Температура плавлення стопів зазвичай є нижчою від такої металів, що входять до їхнього складу. Так, натрій і калій за певного складу утворюють стоп, що за звичайної температури є рідиною, хоча натрій топиться за 97.5 °С, а калій — за 62.3 °С.

Твердість сплавів, здебільшого, вища від твердості окремих металів, що їх утворюють. Наприклад, додаток 1% берилію до купруму збільшує твердість міді всемеро.

Ковкість і пластичність металів у стопах зазвичай знижується. Тепло- й електропровідність металів у стопах теж меншає. Механічна міцність стопів навпаки, здебільшого, зростає. Навіть незначні домішки іншого металу часто різко підвищують міцність стопу.

Хімічні властивості металів у стопах теж змінюються. Наприклад, додаючи до звичайної сталі 15—20% хрому, отримують кислототривку сталь.

Класифікація[ред.ред. код]

Металеві сплави, що є однією з найважливіших частин конструкційних матеріалів, бувають з металів (наприклад, латунь — сплав купруму та цинку) або з металів і невеликої кількості неметалів (наприклад, сталь — сплав заліза з карбоном). Їх класифікують:

  • за кількістю компонентів — подвійні, потрійні тощо;
  • за кількістю фаз — однофазні (твердий розчин або інтерметалеві сполуки) і багатофазні (гетерофазні);
  • за металом основи — сплави чорних металів (метали й сплави на основі заліза, мангану, хрому) і сплави кольорових металів (наприклад, сплави алюмінію, сплави нікелю, сплави титану тощо).

За властивістю сплаву, що визначає основну область використання розрізняють: жароміцні сплави, жаротривкі сплави, термомагнітні сплави, ювелірні сплави, антифрикційні сплави, кислотостійкі, лугостійкі, сплави з особливими фізичними властивостями (прецизійні сплави). Є легкі, легкоплавкі, тверді, тугоплавкі, ливарні, деформівні, порошкові сплави. Назва деяких cплавів пов'язана з хімічним складом (наприклад, ніхром, фехраль тощо) або прізвищами винахідників (мельхіор).

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. М. і Л. Дармороси. Словник технічної термінології, стор.142, запис 3111.
  2. ДСТУ 3790-98 Металургія кольорових металів. Терміни та визначення основних понять.

Джерела[ред.ред. код]

  • Алюміній та сплави на його основі : Навчальний посібник для студ. техн. вузів / Валентина Зиновіївна Куцова, Наталія Еміліївна Погребна, Тетяна Станіславівна Хохлова, Тетяна Михайлівна Миронова, Ольга Анатоліївна Носко; В.о. Нац. металург. акад. України.– Дніпропетровськ : Пороги, 2004.– 135 с. : іл.– 500 пр. – ISBN 966-525-487-1
  • Кольорові метали і сплави / Віктор Леонідович Грешта, Олександр Володимирович Климов, Олена Володимирівна Лисиця.– Запоріжжя : ЗНТУ, 2015.– 335 с. – ISBN 978-617-529-123-8.
  • Леговані сталі та сплави : навч. посіб. / Лідія Федорівна Руденко, Тетяна Павлівна Говорун, Сум. держ. ун-т.– Суми : Сум. держ. ун-т, 2012.– 170 с.– 300 пр.– Бібліогр.: с. 170 . – ISBN 978-966-657-431-5
  • Леговані сталі та сплави з особливими властивостями : підручник / Валентина Зиновіївна Куцова, Максим Анатолійович Ковзель, Ольга Анатоліївна Носко; В.о. Нац. металург. акад. України.– Дніпропетровськ : НМетАУ, 2008.– 349 с.
  • Ливарні сплави : навч. посібник для студентів ВНЗів / Борис Петрович Таран; В.о. Нац. техн. ун-т "Харківський політехнічний інститут".– Харків : НТУ "ХПІ", 2009.– 336 с.– 300 пр. – ISBN 966-593-758-6
  • Міжелектронні кореляції, релятивістські й ангармонічні ефекти у сплавах перехідних металів : монографія / Д. О. Кукуста, І. М. Мельник, В. С. Харченко ; [відп. ред.: В. М. Антонов, В. А. Татаренко] ; НАН України, Ін-т металофізики ім. Г. В. Курдюмова. – Київ : Наук. думка, 2015. – 302 с. : іл. – (Проект "Наукова книга" (молоді вчені)). – Бібліогр.: с. 269-297 (188 назв). – ISBN 978-966-00-1503-6
  • Основи металургійного виробництва металів і сплавів / Чернега Д. Ф., Богушевський В. С., Готвянський Ю. Я. та ін.; за ред. Д. Ф. Чернеги, Ю. Я. Готвянського. — К. : Вища школа, 2006. — 503 с. — ISBN 966-642-310-3
  • Сплави з особливими властивостями / З. А. Дурягіна, О. Я. Лизун, В. Л. Пілюшенко. — Львів: Вид-во Національного університету „Львівська політехніка”, 2007. — 236 с.
  • Сплави системи залізо-кремній-комплексні властивості і структурні характеристики : навч. посіб. / Вячеслав Леонідович Зубов.– Дніпропетровськ : Нац. металург. акад., 2012.– 120 с.– 300 пр.– Бібліогр.: с. 112-118 . – ISBN 978-966-2596-11-3
  • Сталі та сплави з особливими властивостями / Олександр Володимирович Климов, Юлія Іванівна Кононенко, Віктор Леонідович Грешта.– Запоріжжя : ЗНТУ, 2014.– 314 с. – ISBN 978-617-529-121-4.
  • Воскобойников В. Г. Общая металлургия [Текст]: учебник для вузов / В. Г. Воскобойников, В. А. Кудрин, А. М. Якушев. — 6-изд., перераб и доп. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. — 768 с. — ISBN 5-94628-062-7.
  • Кузьмин Б. А. Металлургия, металловедение и конструкционные материалы : учебн. для мех. и машиностроительных техникумов / Кузьмин Б. А., Самохоцкий А. И. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Высшая школа, 1984. — 256 с.

Посилання[ред.ред. код]