Электронная структура
При повышении электронной концентрации за счет растворения более высоковалентных металлов (Zn2, Cd2, Al3, Ga3, n3, S4, Ge4, Sn4 и др.) атомы сближаются, спаренные электроны с?6-оболочек расщепляются и возникает ОЦК структура р-латуни. Область устойчивости этой ОЦК фазы во всех системах расширяется с повышением температуры вследствие термического возбуждения с?6-оболочки. Таким образом, ионы с внешней с?4+6-оболочкой, также как ионы с р6-оболочкой, при отсутствии спинового расщепления образуют плотные ГЦК или ПГ структуры, а при высоких температурах или высоких электронных концентрациях вследствие спинового расщепления внешние части рв (d6)-оболочек могут образовать валентные связи, обусловливающие ОЦК структуру.
Аналогичным образом ведет себя и внешняя 6-оболочка, например в железе. Отсутствие перекрывания d-орбиталей ведет к ГЦК структуре y-Fe, а перекрывание и образование валентных связей — к ОЦК решетке a(6)-Fe. Электронная структура компонентов определяет характер взаимодействия между ними, отражаемый диаграммами состояния металлов, и соответствующие фазовые равновесия, которые, в свою очередь, оказывают сильное влияние на прочность и пластичность сплавов. Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа непосредственно зависит от электронного строения и приводит к конкретному виду диаграммы состояния.
Алюминий вследствие сохранения двух s-электронов на остове (ион А11+ с внешней 352-оболочкой) имеет плотную кубическую структуру. Растворяясь в железе, этот ГЦК металл сильнейшим образом стабилизирует ОЦК a (6)-Fe, а не ГЦК у-фазу.
Область ОЦК растворов простирается до 54 ат.% А1, и ниже 550° возникает упорядоченное состояние — сверхструктура Fe3A. Причина стабилизации алюминием ОЦК решетки заключается в том, что при растворении в железе коллективизируются три валентных электрона, образуются ионы А13+ с внешней р6-оболочкой.
Исследование горячей твердости сплавов Fe-Al, содержащих от 0 до 50 ат.% А1, в температурном интервале 20-900°С позволило построить систему изотерм твердости.
