Sulamite siseehitus

Puhtad metallid on head elektrijuhid kuid nende mehaaniline tugevus on väike, seepärast kasutatakse neid elektritehnikas kontakti ja elektroonikas ka juhtme materjalidena. Konstruktsioon ja masinaehitus materjalina kasutatakse põhiliselt metallide sulameid. Metalli sulamiks nimetatakse ainet, mis on saadud kahe või enama metalli või metalli ja mittemetalli ühtesulatamise või paagutamise teel. Kui lisada näiteks vasele tina, siis saame sulami – pronksi, mis on puhtast vasest tunduvalt kõvem ja mehaaniliselt tugevam ning erinevate füüsikalis-keemiliste ja tehnoloogiliste omadustega. Olenevalt raua ja süsiniku sulamis süsiniku sisaldusest kuni 2,14% nimetatakse materjale teraseks ja üle 2,14% -- malmiks. Teraseid kroomi, nikli, vanaadiumi, molüptemi jt. lisanditega nimetatakse legeeritud sulamiteks – roostevabad, kuumuskindlad, eriomadustega terased.

Sulamite siseehituse kirjeldamiseks kasutatakse mõisteid: komponent, faas ja süsteem.

Komponentideks nimetatakse keemilisi elemente ja ühendeid, mis moodustavad sulami. Järelikult on puhas metall ühekomponendiline süsteem. Kahe metalli sulam kahekomponendiline süsteem jne.

Faasiks nimetatakse materjali aine füüsikalist agregaatolekut (vedel, tahke, gaasiline), millel on ühesugune koostis ja ning mis on eraldatud teistest erineva omadusega osadest piirpinnaga. Üleminekul ühest faasist teise muutub aine keemiline koostis või struktuur hüppeliselt.

Süsteemiks aga nimetatakse muutumatute välistingimuste (rõhk, temperatuur) korral tasakaalus olevat faaside kogumit. Nii näiteks osutub ühtlane vedelik (sulametall) ühefaasiliseks süsteemiks. Puhta metalli primaarse kristalliseerumise etapil koosneb süsteem kahest faasist – vedelast (sulametall) ja tahkest (metalli kristallid). Peale tardumist ainult tahkest faasist

Sulami struktuuriks nimetatakse metallimikroskoobis nähtavat faaside ja komponentide paigutust, nende kuju ning mõõtmeid.

Sulami komponendid võivad erinevatel temperatuuridel moodustada tahkeid lahuseid, keemilisi ühendeid ja mehaanilisi segusid.

Peaaegu kõik metallid lahustuvad sulas olekus üksteisest täielikult ja mis tahes vahekorras, ning moodustavad ühtlase faasi.

Keemilised ühendid tekivad metallide või metalli ja mittemetalli sulamites.

Keemiliseks ühendiks nimetatakse sulami komponentidest koosnevat ühtlast kristallilist ainet, mille aatomid on omavahel seotud keemilise sidemega. Tal on aatomite korrapärase paigutusega kristallivõre. Need ühendid on kõvad ja haprad nagu F3C tsemendiit teraste ja malmide koostises.

Mehaaniline segu tekib kahest komponendist A ja B siis, kui sulami kristalliseerumisel komponendid teineteises ei lahustu ega moodusta keemilisi ühendeid. Sulam koosneb siis komponentide A ja B kristallidest, mis mikrostruktuuris on üksteisest hästi eraldatavad.

Mehaaniline segu võib koosneda ka kahe tahke lahuse või tahke lahuse ja keemilise ühendi teradest. Temperatuure, mille juures metallide ja sulamite siseehitus muutub, nimetatakse kriitilisteks punktideks. Puhtad metallid sulavad ja kristalliseeruvad kindlal temperatuuril, s.t. neil on jääva suurusega kriitilised temperatuurid. Olenevalt komponentide arvust ja nende kogusest sulamis, muutuvad nende kriitilised temperatuurid. Neid muutusi kujutavad sulami olekudiagrammid.

Licensed under the Creative Commons Attribution Non-commercial Share Alike 3.0 License