Строение металлов и сплавов

19

апреля

Новости
Строение металлов и сплавов


Свойства металлов и сплавов в основном определяются их внутренним строением — структурой. Различия свойств материалов обусловливаются прежде всего природой атомов, из которых они состоят. Свойства материалов зависят также от того, как эти атомы связаны между собой (от расстояния между атомами, от порядка их расположения и т.д.).

В кристаллических телах, которыми являются металлы и их сплавы, атомы находятся в строго геометрически правильном порядке. Этим они отличаются от аморфных тел, в которых атомы располагаются беспорядочно.

Строение металлов и сплавов











Атомы в металлах расположены в определенном порядке. В пространстве они образуют так называемую пространственную, или кристаллическую, решетку. Такая решетка получается, если условно представить атомы в виде шаров и соединить их линиями, как показано на рис. 1, а. В действительности атомы соприкасаются и постоянно колеблются. При нагреве колебания атомов усиливаются. Когда наступает температура плавления, атомы удаляются один от другого, теряют связь и решетка разрушается.

На рис. 1. б — г показаны единичные (элементарные) ячейки внутри пространственной решетки. Вся решетка в целом состоит из большого числа многократно повторяющихся правильных по форме ячеек. Кроме указанных на рис. 1, могут быть и другие типы кристаллических решеток и элементарных ячеек. По сравнению с чистыми металлами сплавы имеют более сложное строение, так как их элементарные ячейки включают в себя и атомы элементов, составляющих сплав.

У многих металлов и сплавов при определенных температурах происходит перестройка кристаллической решетки из одного типа в другой; это явление называется полиморфным, или аллотропическим, превращением, а получающиеся при этом формы одного и того же металла или сплава называются модификациями. Для железа такими формами являются α-железо, которое устойчиво до 910 °С, γ-железо, характерное для интервала температур 910—1390°С, и δ-железо, получающееся при 1390—1535°С. Эти модификации различаются по типу кристаллической решетки, магнитным свойствам, способности растворять углерод и др.

Металл, с которым мы имеем дело на практике, состоит из огромного количества кристаллов, образующих кристаллиты, или так называемые зерна, не имеющие, однако, такой правильной внешней формы, как сами кристаллы.

На свойства металла влияют не только природа атомов и тип пространственной решетки, но и размер и расположение зерен. Форма и размеры зерен зависят от условий кристаллизации (перехода металла из жидкого состояния в твердое) и характера последующей обработки металла в горячем и холодном состоянии. Выявляемое различными методами зернистое строение металла называют структурой. Однако понятие структура включает и особенности внутризеренного строения. Отдельные элементы структуры называются структурными составляющими. Изучение структуры металла осуществляется по излому, макро- и микроанализом, рентгеновским структурным анализом.

Металлы классифицируют по их преобладающей структурной составляющей. Например, легированные стали бывают аустенитного, ферритного, карбидного и других классов.

По излому можно судить о размере и форме зерна, о виде термической обработки, о наличии деформации и др.

Макроанализ и микроанализ позволяют выявлять усадочные раковины, трещины, неметаллические включения, закаты, неравномерное распределение серы и фосфора. Они дают возможность определить величину и форму зерен, структурные составляющие и особенности их расположения, а также выявить различные дефекты внутри металла. Такой анализ проводят при помощи металлографических микроскопов различной конструкции.



Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Информация

Комментировать статьи на нашем сайте возможно только в течении 1 дней со дня публикации.