Сплав — это соединение двух или более веществ, образовавшееся в результате кристаллизации (затвердевания) расплавов. В состав сплавов входят металлы и неметаллы: углерод, кремний, мышьяк, фосфор и некоторые другие элементы. Подавляющее большинство металлических изделий изготовлено из сплавов. Именно они позволили получить многие тысячи материалов с самыми разнообразными свойствами, в том числе и такими, каких нет ни у одного из составляющих сплав элементов. Например, сплав может быть в 10—20 раз прочнее входящего в него металла, его температура плавления может быть намного выше или ниже, он может практически не менять своих размеров при нагревании и охлаждении и т. д.
Чистое железо — очень мягкий металл, из которого не сделаешь даже топора или ножа.
Однако стоит добавить в расплавленное железо углерод, как оно делается твердым. Именно по количеству углерода, а следовательно, по твердости различают железо, сталь, чугун.
Но не только углерод изменяет свойства стали. Добавленный в сталь вольфрам делает ее более твердой, хром — нержавеющей, марганец — износостойкой и т. д. Об особенности металлов менять свои свойства при соединении с другими материалами знали еще в древности. Так, 5 тыс. лет назад научились делать твёрдую бронзу — расплавляя в одном тигле мягкие олово и медь.
Не все металлы могут сплавляться между собой. Например, железо и свинец или железо и висмут в расплавленном состоянии не смешиваются друг с другом, потому что слишком различны их плотности. И все Же ученые сумели получить соединения этих металлов — спеканием их порошков при высокой температуре (см. Порошковая металлургия) .
Многие особенно важные для промышленности сплавы получили свои собственные названия:, бронза — сплав меди с оловом; латунь — сплав меди с цинком; широко используемый в самолетостроении д у р а л гоми н — сплав алюминия, меди, марганца и магния. Большая прочность и легкость этого сплава обеспечили ему широкое применение в авиации.
Замечательны сплавы никеля с хромом и железом. Они обладают высоким электрическим сопротивлением, и из них делают нагревательные элементы для бытовых приборов и промышленных агрегатов; они не поддаются действию кислот и широко применяются в химической промышленности; наконец, они жаропрочны, поэтому служат для изготовления деталей двигателей реактивных самолетов.
Еще более удивителен сплав никеля с титаном — нитинол. Этот сплав обладает «памятью». Если изделие из нити'нола расплющить или согнуть, а потом нагреть, то оно «вспомнит», каким было до деформации, и восстановит первоначальную форму. И это свойство «запоминающих» сплавов уже используется в промышленности, например в космической технике.
Типографские шрифты отливают из сплава свинца, сурьмы и олова, называемого гартом.
Сейчас в промышленности применяется свыше 10 тыс. сплавов, но это далеко не предел. Ученые упорно ищут и находят все новые и новые соединения металлов, обладающие неизвестными ранее свойствами (см. Легирование) .
Изучение свойств сплавов расширило возможности их использования в различных отраслях промышленности и техники.