鋼板的液態(tài)金屬原子排列分布情況
固態(tài)金屬或合金具有各自的晶體結構,原子規則地排列在晶格結點(diǎn)并在結點(diǎn)附近小幅振動(dòng)。當金屬或合金受熱升溫時(shí),輸入的熱量使其內能增加,原子熱振動(dòng)的振幅增大。當溫度達到熔點(diǎn)時(shí),晶粒內處于結點(diǎn)上的原子逐漸被激活并在晶體內部發(fā)生跳躍。轉移出去的原子留下空位。而晶界上的原子比晶粒內的原子受到更大的影響,將會(huì )在晶粒表面間互相大量轉移,使原有晶粒的晶格結構崩潰而成為失去規律性排列的原子集團。當晶粒消失到一定程度時(shí),金屬或合金失去固定的形狀,轉為液體狀態(tài)。這個(gè)使金屬由固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)所需外部輸入的能量通常稱(chēng)為熔化潛熱。
金屬或合金的物相變化引起一些物理性質(zhì)的變化。根據這些物理性質(zhì)變化情況并對相關(guān)的科學(xué)試驗數據加以分析,可以推測或判定兩種物相結構之間存在的一些差異。
對一些純金屬進(jìn)行物理性質(zhì)測定表明,大多數金屬熔化前后體積變化一般不超過(guò)5%,導電和導熱性能變化幅度也有限。X射線(xiàn)衍射測定發(fā)現,稍高于熔點(diǎn)的液態(tài)金屬與固態(tài)金屬相比,原子平均間距增加1.0%?1.5%。這些現象預示著(zhù)接近熔化溫度的金屬液中大部分原子間距并非無(wú)限制地變化,原子之間仍存在著(zhù)一定的相互作用力。X射線(xiàn)衍射試驗還證實(shí)液態(tài)金屬中有許多由十幾個(gè)到幾百個(gè)原子組成的原子集團。在集團范圍內,大體上保持著(zhù)稍低于熔點(diǎn)的固態(tài)金屬晶體結構的規律性。每個(gè)原子周?chē)即嬖谥?zhù)出現幾率最高的相鄰原子對,而且原子聚集比較緊密。遠離集團范圍的原子分布則呈現明顯隨機性。原子的這種分布狀態(tài),就是液態(tài)金屬的短程有序性。
堆焊耐磨鋼板在采用堆焊方式生產(chǎn)時(shí)也是將合金液態(tài)化,此時(shí)的耐磨合金以原子液態(tài)排布,在迅速冷卻時(shí),堆焊層形成高硬度耐磨層,也就是說(shuō)焊絲通過(guò)堆焊熔融方式液態(tài)化,然后才成為真正的復合耐磨鋼板。