Строительный инструмент

Строение и свойства сплавов, поведение при различных технологических процессах и в условиях эксплуатации определяются их химическим составом, т. е. содержанием заданных компонентов и примесей. Закономерности изменения свойств тесно связаны с типом диаграммы состояния и ее особенностями для каждой системы сплавов.

Для выбора состава сплава и конкретного суждения о его свойствах наряду с диаграммой состояния необходимо иметь зависимость свойств (электросопротивления, т. э. д. с. твердости, прочности, пластичности, теплового расширения и др.) от состава. Для ряда систем диаграммы состояния совмещены с зависимостью свойств от состава и называются диаграммами физико-химического состояния.

Выбор сплавов, содержащих благородные металлы, во многом определяется их высокой стоимостью и дефицитностью. Наиболее рационально применять благородные металлы и их сплавы для ответственных деталей приборов и других изделий, если требуются особые свойства (или их совокупность), которых не имеют черные и цветные металлы и сплавы и неметаллические материалы. К числу особых свойств относятся: постоянство удельного электросопротивления, скупка драгметалл стабильность изменения т. э. д. е., магнитожесткость и др.

ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ СПЛАВОВ, СОДЕРЖАЩИХ БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ

ДВОЙНЫЕ СИСТЕМЫ СПЛАВОВ

Серебро — легирующий компонент

Серебро—барий. Барий так же, как кальций и стронций, нерастворим в серебре и образует с ним химические соединения ВаАg₅, Ва₂Ag₃ и др.

Серебро—бериллий.

Серебро—бор. Бор не растворяется в жидком (до температуры 1500— 1600°С в токе воздуха) и твердом серебре.

Серебро—ванадий. Взаимно нерастворимы в жидком (до 1800° С) и твердом состояниях.

Серебро—висмут. Растворимость висмута в серебре при 900°С равна 0,5 ат. % (1,0 вес. %), при 800°С 1,2 ат. % (2,3 вес. %), при 700°С 1,9 ат. % (3,6 вес. %), при 600°С 2,6 ат. % (5,05 вес. %), при 500°С 2,6 ат. % (4,95 вес. %), при 400° С 2,0 ат. % (3,85 вес. %), при 300°С 1,2 ат. % (2,4 вес. %), при 266°С 0,9 ат. % (1,75 вес. %), при 226°С 0,4 ат. % (0,85 вес. %), при 200°С 0,33 ат. % (0,6 вес. %) висмута.

Серебро — водород. Растворимость водорода в серебре при 600°С равна 0,019 см³, при 700°С 0,025 см³, при 800°С, 0,036 см³, при 900°С 0,046 см³ водорода при 1 см³ серебра.

Серебро—вольфрам. Взаимно не растворимы в жидком и твердом состояниях.

Серебро—галлий. Растворимость галлия в серебре при 611°С (а + Ж ↔ β) составляет 18,7 вес. % (13 ат %), при 380°С (β ↔γ ) 17,6 вес. % (12,2 ат. %), при 200°С 11,8 вес. % (8,0 ат. %) Ga. Растворимость серебра в галлии при 25°С (Ж↔Gа + δ) равна 3 ат. % (4,5 вес. %) серебра.

Серебро—германий. Образуют эвтектику при температуре 651°С и содержании 25,9 ат. % (19 вес. %) Gе. Растворимость германия в серебре при температуре 651°С равна 9,6 ат. % (6,7 вес. %) и при 250° С 1,5 ат. % (1,0 вес. %) Gе. Серебро в германии в твердом состоянии не растворимо.

Серебро—золото. Неограниченно взаимно растворимы в жидком и твердом состояниях. Сплавы золота с серебром имеют высокую пластичность при холодной и горячей деформации во всем интервале концентраций.

Абсолютная т. э. д. с. сплавов золота с серебром ε, мкв/°С

Ag aт. %	Температура, °С
	0	100	200	300	400	500	600	700	800	900
10 20 30 40 50 60 70 80 90	0,02 —0,88 —1,00 —1,14 —1,50 —1,84 —1,60 —1,60 —1,14	0,23 —0,74 —1,00 —1,20 —1,56 —1,84 —1,60 —1,59 — 1,08	0,44 —0,60 —1,00 —1,26 —1,62 —1,84 —1,60 —1,58 —1,00	0,65 —0,46 — 1,00 —1,31 —1,68 —1,84 —1,60 — 1,57 —0,89	0,87 —0,32 —1,00 —1,36 -1,74 —1,84 —1,60 —1,52 —0,68	1,08 —0,18 —1,00 —1,42 —1,81 —1,84 —1,60 —1,40 —0,20	1,29 —0,05 —1,00 —1,48 —1,87 —1,84 —1,60 — 1,20 +0,70	1,50 +0,09 —1,00 —1,53 —1,94 — 1,84 —1,60 —0,98 + 1,60	1,71 +0,23 —1,00 —1,59 —2,00 —1,84 —1,60 —0,67 +2,50	1,92 —0,36 —1,00 —1,65 —2,06 —1,84 -1,60 —0,35 +3,4

Серебро—иридий. Иридий нерастворим в серебре.

Серебро—кислород. Кислород растворим в жидком и твердом серебре. Растворимость при 200° С равна 1,3 см³, при 300° С 0,924 см³, при 400° С 0,828 см³, при 500° С 0,905 см³, при 600° С 1,26 см³, при 700° С 1,84 см³, при 800° С 3,37 см³, при 923° С 5,43 см³, при 973° С 213,5 см³, при 1024° С 205 см³, при 1075° С 193,9 см³, при 1125° С 184,9 см³ кислорода на 100 г серебра при атмосферном давлении.

 

Серебро—кобальт. Серебро и кобальт практически взаимно нерастворимы как в жидком, так и в твердом состояниях. Растворимость кобальта в серебре составляет 4—10•10^-4 вес. % (при кристаллизации).

 

Серебро — кремний. Примесь кремния ухудшает обрабатываемость давлением серебра и его сплавов.

Серебро — медь. Растворимость меди в серебре при 779° С (температура эвтектики) равна 8,8 вес. %, при 750° С 7,5 вес. %, при 700° С 5,8 вес. %, при 600° С 3,3 вес. %, при 500° С 1.8 вес. %, при 400° С 0,9 вес. %, при 300°С 0,4 вес. %, при 200° С 0,3 вес. %, при 100° С 0,2 а 0—0,1 вес. % меди. Растворимость серебра в меди при 779° С равна 8,0 вес %, при 700° С 5,2 вес. %, при 600° С 2,6 вес. %, при 500° С 1,3 вес. %, при 400° С 0,5 вес. %, при 300° С 0,2 вес. %, при 200° С 0,06 вес. % серебра.

Сплавы серебра с медью при кристаллизации склонны к ликвации. Ликвация значительно усиливается при введении никеля (многокомпонентные серебряные припои). Введение в серебро меди способствует окислению сплава при нагревании как с поверхности, так и во внутренних слоях за счет диффузии кислорода. Внутреннее окисление при последовательном нагревании сплава в атмосферах, содержащих кислород, а затем водород, ведет к замедлению роста зерна, водородной болезни и появлению пузырей. Образую¬щиеся в результате окисления при плавке или термической обработке в атмосфере, содержащей кислород, окислы меди резко снижают пластичность сплавов как в холодном, так и в нагретом состояниях, вызывая хладноломкость и красноломкость.

Во избежание этих явлений применяют раскислители и не допускают последовательной обработки в окислительной, затем в восстановительной атмосфере. В качестве раскислителя обычно применяют фосфористую медь. Избыток фосфора нежелателен, так как ведет к образованию хрупких фосфидов серебра и окислов меди. Пленка, образующаяся на поверхности при нагревании, состоит в основном из окислов меди Сu₂0 и СuО. Соотношение между ними определяется температурой нагрева и составом атмосферы. При недостаточном количестве кислорода (слабоокислительная атмосфера) на поверхности образуется пленка Сu₂0 (красного цвета), трудно удаляемая при обычном отбеле в разбавленной серной кислоте. При нагревании в окислительной атмосфере и последующем отбеле (особенно многократных) поверхность сплава обогащается серебром. Последнее используют в ряде случаев, в частности при эмалировании прозрачными эмалями. Примеси висмута, свинца и сурьмы в сплавах строго ограничиваются, так как вредно отражаются на обрабатываемости сплавов, вследствие содержания в них меди.

Серебро и сплавы серебра с медью легко паяются (серебряными припоями) свариваются, полируются, давая возможность получения изделий всевозможной формы с сильным блеском (большой отражательной способностью).

Серебро—молибден. В жидком серебре молибден имеет ограниченную растворимость — при 1600° С не менее 5,6 ат. % (5 вес. %) Мо. В твердом состоянии серебро практически не растворяет молибден.

Серебро—мышьяк. Растворимость в серебре при 595° С равна 8,3—8,8 ат. % (5,9—6,3 вес. %), при 545°С 8,0—8,5 ат. % (5,7—6,1 вес. %), при 500° С 7,9 ат. % (5,6 вес. %), при 400° С 5,2 ат. % (3,7 вес. %), при 300° С 4,3 ат. % (3,0 вес. %) мышьяка. Серебро в мышьяке практически нерастворимо.

Серебро—натрий. Серебро с натрием образуют эвтектику при 97° С. Взаимная растворимость незначительна.

Серебро — никель. Серебро с никелем ограниченно растворимы друг в друге в жидком состоянии. Монотектическая температура равна 1435° С. Растворимость никеля в серебре имеет следующую зависимость от температуры: Температура, °С 922 860 785 702 640 600 510 400
Растворимость NI, вес. % 0,102 0,084 0,066 0,044 0,032 0,026 0,018 0,012

Предполагают, что серебро также незначительно растворимо в никеле.

Серебро — олово. При плавке серебра и его сплавов, содержащих примеси олова, образуется нерастворимая в металле твердая окись олова SnO₂, ухудшающая качество полуфабрикатов и изделий.

Серебро — палладий. Серебро и палладий образуют после кристаллизации непрерывный ряд твердых растворов.

Серебро — рений. Рений нерастворим в жидком и твердом серебре.

Серебро — родий. Нерастворимы в жидком состоянии в пределах от 25 до 99,5 вес. % Растворимость серебра в родии в твердом состоянии при 100° С примерно 5 вес. % и при 1400 С около 10 вес. % Ag. Растворимость родия в серебре незначительна.

Серебро — ртуть. Растворимость ртути в серебре при 276° С равна 37,3 ат. % (52,4 вес. %), при 200° С 36,7 ат. % (51,8 вес. %) и при 100° С 36,5 ат. % (51 вес. %) Hg. При 45° С она возрастает до 37,1 ат. % Hg. Растворимость серебра в ртути при 20° С равна 0,035 ат. % (0,066 вес. %), при 50° С 0,08 ат. % (0,145 вес. %), при 100° С 0,23 ат. % (0,41 вес. %), при 150° С 0,48 ат. % (0,92 вес. %) и при 200°С 0,93 ат. % (1,17 вес. %) Ag.

Серебро — рутений. В жидком состоянии имеют разрыв растворимости. В жидком серебре растворяется примерно 3% Ru. В твердом рутений практически нерастворим в серебре.

Серебро — свинец. Растворимость свинца в серебре имеет следующую зависимость ет температуры:
Температура, °С 900 800 700 600 500 400 300 280 250
Растворимость:
ат.  %   1,1 2,1 2,6 2,8 2,1 1,5 0,75 0,6 0,350
вес.  %  2,0 3,95 4,9 5,2 3,95 2,8 1,4 1,1 0,65
В свинце растворимость серебра составляет при 304° С 0,19 ат. % (0,10 вес. %), при 200° С 0,095 ат. % (0,05 вес. %) и при 100° С 0,04 ат. % (0,02 вес. %) Аg.

Серебро — селен. Серебро и селен образуют химическое соединение Аg₂Se с температурой плавления 987° С. В системе Ag — Аg₂Se растворимость в жидком серебре при монотектической температуре (около 890° С) равна 12 ат. % (9 вес. %) Se. Ag +β -Аg₂Se образуют эвтектику (840° С).

При температуре 122° С β -Аg₂Se переходит в α -Аg₂Se. Как α-, так и β- Аg₂Se нерастворимы в серебре в твердом состоянии.

Серебро — стронций. Стронций в серебре нерастворим и образует с ним химические соединёния SrAg₅, Sr₂Ag₅ (32,7 вес. %Sr), SrAg (44,82 вес. % Sr) и Sr₃Ag₂ (54,92 вес. % Sr).

Серебро — тантал. Взаимно нерастворимы.

Серебро — теллур. Образуют соединение Ag₂Te. Система Аg — Ag₂Te с ограниченной растворимостью в жидком состоянии: от 0 до 9 ат. % (10,4 вес. %) и от 31 ат. % (34,7 вес. %) до 37,16 вес. % теллура.

Серебро — сурьма (смотрите на рисунке ниже).

Серебро — таллий. Растворимость таллия в серебре в зависимости от температуры.

Серебро — тантал. Взаимно нерастворимы.

Серебро — теллур. Образуют соединение Ag₂Te. Система Аg — Ag₂Те с ограниченной растворимостью в жидком состоянии: от 0 до 9 ат. % (10,4 вес. %) и от 31 ат. % (34,7 вес. %) до 37,16 вес. % теллура (смотрите на рисунке ниже).

Серебро — торий. Растворимость тория в серебре равна примерно 0,1 ат. % (0,2 вес. %).

Серебро — уран. Ограниченная растворимость в жидком состоянии: от 100 до 97,4 ат. % (94,5 вес. %) и от 0,5 ат. % (0,23 вес. %) до 0 серебра при монотектической температуре, равной примерно 1132° С. Ж ↔ Аg + γ•U при 950°С и содержании 2,3 ат. % (5,0 вес. %). Растворимость урана в серебре при 950° С равна 0,19 ат. % (0,4 вес. %) урана.

Серебро — фосфор. Образуют два фосфида: АgР₂ (36,48 вес. % Р) и AgP₃ (46,28 вес. % Р). Растворимость фосфора в жидком серебре при температуре плавления равна приблизительно 1,45 вес. %, в твердом серебре 0,026 вес. % Р. Фосфид АйРг и серебро образуют при 0,97% Р эвтектику с температурой плавления 888°С.

Серебро — хром. Ограниченно растворимы в жидком состоянии при монотектической температуре (≈1445° С) и содержании 15 ат. % (8 вес. %) хро¬ма в серебре и 3,5 ат. % (7 вес. %) серебра в хроме. В твердом состоянии практически нерастворимы друг в друге.

ДВОЙНЫЕ СИСТЕМЫ СПЛАВОВ

Золото — легирующий компонент

ЗОЛОТО — алюминий. Золото в алюминии практически нерастворимо (смотрите на рисунке ниже).

Золото — бериллий (смотрите на рисунке ниже).

Золото — ванадий. Растворимость ванадия в золоте при 970° С равна примерно 17,5 ат. % (5,2 вес. %) и при 500° С 14 ат. % (4 вес. %) ванадия (смотрите на рисунке ниже).

Золото — висмут. Растворимость висмута в золоте равна 0,02% при 1040, 0,04 при 1000° С, 0,07 при 900° С, 0,03 при 800 и 700° С и менее 0,03 при 600 и 500° С. При дальнейшем уменьшении температуры растворимость практически отсутствует.

Золото — водород. Золото не соединяется с водородом с образованием гидридов. Водород не растворяется ни в твердом, ни в жидком золоте (до 1300° С).

Золото — галлий. Растворимость галлия в золоте при 500° равна 11,15 ат. % (4,25 вес. %), при 455° С 12,5 ат. % (4,8 вес. %), при 400° С 11,8 ат. % (4,52 вес. %), при 350° С 10,9 ат. % (4,15 вес. %) при 300° С 9,4 ат. % (3,54 вес. %), при 270° С 8,1 ат. % (3,05 вес. %) (смотрите на рисунке ниже).

Золото — индий. Растворимость индия в золоте равна 11,3 ат. % (6,9 вес. %) при 767° С, 12,65 ат. % (7,8 вес. %) при 700° С, 12,57 ат. % (7,7 вес. %) при 650р С, 11,7 ат. % (7,1 вес. %) при 560° С, 10,96 ат. % (6,7 вес. %) при 482° С и 10,36 ат. % (6,3 вес. %) индия при 406° С (смотрите на рисунке ниже).

Золото — иридий. В жидком состоянии имеют разрыв растворимости от 2 до 99,9 вес. % золота.

Золото — кадмий (смотрите на рисунке ниже).

Золото—кальций. Растворимость кальция в золоте при 800° С менее 1,8 ат. % (0,3 вес. %) Са и золота в кальции при 658° С по расчету 4,5 ат. % (19 вес. %) Аu (смотрите на рисунке ниже).

Золото—кислород. В жидком состоянии кислород не растворяется в золоте.

Золото—кобальт. Образуют эвтектику при температуре 996° С, содержащую 27 ат. % (10 вес. %) кобальта. Доэвтектические сплавы имеют весьма узкий интервал кристаллизации. Растворимость кобальта в золоте при 996° С равна 23,5 ат. % (8,4 вес. %), при 800° С—8,1 ат. % (2,6 вес. %) , при 600° С 2,3 ат. % (0,7 вес. %), при 400° С 0,2 ат. % (0,1 вес. %) кобальта. У заэвтектических сплавов при 1122° С происходит магнитное превращение кобальта. Растворимость золота в кобальте при 1200° С — 2,5 ат. % (7,9 вес, %), при 996°С 1,9 ат. % (6,1 вес. %), при 900° С 1,4 ат. % (4,5 вес, %), при 700° С 0,5 ат. % (1,6 вес, %) , при 500° С 0,3 ат. % (1,0 вес. %) золота. При ~ 420° С β-Со ↔ α-Со.