Структура алмаза

Увеличение концентрации алюминия в твердом растворе приводит к общему повышению твердости при 20° как в закаленном, так и в отожженном состояниях вследствие упругих искажений решетки a-Fe атомами алюминия, имеющими значительно больший металлический радиус (1,35 А для А13+), чем железо (1,24 А), а также за счет повышения электронной концентрации (3 эл на 1 атом А1). На кривую накладываются два острых максимума при составах Fe3Al и FeAl. С повышением температуры испытания до 400° характер кривых твердости сохраняется, затем при 500-550° максимум, отвечающий содержанию 25 ат.% А1 уплощается и при 600-800° переходит в минимум. Тенденция к переходу максимума, отвечающего составу 50 ат.% Al, в минимум намечается выше 500°. При 900° вследствие приближения к солидусу с повышением содержания — алюминия до 35% имеет место понижение твердости.

Инверсия максимума в минимум при переходе из упорядоченного к неупорядоченному состоянию обусловлена, по-видимому, гетерогенным характером этого превращения и связана с наличием развитых поверхностей раздела между разно ориентированными зонами. Кремний, имеющий структуру алмаза вследствие образования четырьмя валентными электронами четырех гибридных spz-связей, при растворении в железе металлизируется, и все его валентные электроны переходят в коллективизированное состояние. Ионы S+ с внешними р6-оболочками способствуют стабилизации ОЦК а-раствора, область которого расширяется до 32 ат.% S. С увеличением содержания кремния до 35% наблюдается возрастание твердости HVQ. На кривую накладываются пики при 15, 25 и 35 ат.% S. Отжиг приводит к исчезновению первого пика, относящегося к гетерогенной области — аупор + анеупор — Общее повышение прочности а-раствора преувеличении содержания кремния обусловлено искажением решетки ионами S4+, имеющими больший металлический радиус (1,29 А), чем железо (1,24 А), и, кроме того, повышением электронной концентрации (4 эл на 1 атом S).