Toate metalele sunt împărțite în două grupe mari - de culoare și negru. metale feroase - fierul și aliajele sale (otel, fonta). metale neferoase - metal este Al, Cu, Mg, V și altele.
Metale au un număr de proprietăți caracteristice:
1. au un luciu metalic;
2. capacitatea de a suferi o deformare plastică;
3. conductivitate termică ridicată și electrice;
4. au o structură cristalină.
1 Concepte de bază
Atomii sunt aranjate în mod regulat și periodic, formând o rețea - o rețea tridimensională imaginar în nodurile care sunt aranjate atomii. Fiecare atom din rețeaua se află în același mediu, adică, Acesta este de aproximativ același număr de atomi care sunt echidistante.
Cea mai mică cantitate de cristal, oferind o idee despre structura atomică a metalului în orice cantitate se numește o celulă unitate.
Grila este construit de recurente în mod regulat „cărămizi“ - cea mai mică dintre elementele sale (celule unitate).
Detalii privind rețelele cristaline
Structura și proprietățile barilor de cristal ale următoarelor caracteristici:
Perioada (parametru) al grilajului - distanța de-a lungul marginii celulei unitate între centrele de atomi vecine în rețeaua cristalină. Notată: a, b, c; măsurată în angstromi (1 = 10 -10 m = 0,1nm). În sistemul cubic, perioada este de 2 până la 7 (în anumite perioade literatură pentru majoritatea metalelor - 0.1 - 0.7 nm).
Coordonarea chisloK - arată cât de mulți atomi este cel mai apropiat și echidistant față de un anumit atom. Mai mare K mai mare densitate de ambalare.
bază Lattice - numărul de atomi care aparțin celulei unitate grilajului caracterizează densitate.
raportul compactitatea - raportul dintre volumul ocupat de atomii întregul volum al grilajului. De asemenea, caracterizează densitatea zăbrele.
Cele mai multe metale și aliaje cristalizează pentru a forma următoarele celule elementare (toate cele 14 Grile Bravais):
centrat pe corp cu zăbrele cubi (bcc)
2 conversie polimorfă
conversie Polimorfism - este capacitatea metalului de a exista în diferite variante, forme cristaline diferite, în funcție de temperatura. Când transformarea polimorfa are loc rearanjarea tip zăbrele la altul. Notăm modificarea stabilă la o temperatură mai joasă. Polimorfice Fe, Co, Sn, Mn, Ti, V și t. D.
Ca urmare a schimbării proprietăților de transformare polimorfice (în special densitatea și volum). De exemplu, HCC => cci volumul crește, deoarece a redus numărul de coordonare și compactitate. Pe fenomenul de tratament termic pe bază de polimorfism.
3 anizotropie metalelor proprietăți
Proprietățile materialelor depind de natura atomilor și a forțelor de interacțiune între ele. Materialele amorfe sunt caracterizate printr-un aranjament haotic de atomi, astfel încât proprietățile lor în diferite direcții sunt identice sau izotropă. In materiale cristaline densitate atom în diferite direcții cristalografice este diferită, ca urmare a că există o diferență de proprietăți în diferite planuri de ghidare metalice.
Diferența de proprietăți ale cristalului, în funcție de direcția cristalografică se numește anizotropie.
Anizotropiei proprietăților caracteristice monocristalelor (monocristale). Cu toate acestea, cele mai multe metale tehnice - corp policristalin, și anume, constau dintr-un număr mare de cristale anizotrope sunt orientate sunt neordonata în raport unul cu altul. Aceasta conduce la faptul că proprietățile generale ale policristalin
metalice sunt mediate, adică, acestea sunt izotrop (cvasi-izotrop). Fier devin anizotrop după tratamentul presiunii în stare rece, când majoritatea boabe dobândesc aceeași orientare (textură).
4, defectele de structura cristalului
În cristale reale există întotdeauna defecte, care afectează proprietățile aliajelor și prelucrarea acestora.
Defecte - o abatere de la dreapta aranjament regulat ideală a atomilor în rețeaua cristalină.
Distinge: punct, linie și suprafață (bidimensională) și volumetrică (tridimensională).
defecte punctuale sunt mici în toate cele trei dimensiuni (lungime - câteva diametre atomice). Pentru punctul de defecte sunt posturi vacante, atomii interstițiale, atomii de impuritate și complexele acestora.
Poziția - reprezintă puncte zabrele în care atomii sunt absente ( „găuri“). Motivul - activarea atomilor care este întotdeauna, în cazul în care temperatura este de peste 0 grade Kelvin.
Cristalele au întotdeauna atomi a căror energie cinetică este peste medie. Astfel de atomi, mai ales în cazul în care acestea sunt situate în apropierea suprafeței poate ajunge la suprafața cristalului, iar acestea vor fi înlocuite atomi situate mai departe de suprafață, și din care fac parte site-urile cu zăbrele vor fi libere. Din moment ce apar posturi vacante termice, adică. E. Aparute în timpul încălzirii.
Poziția distorsionează o rețea cristalină modificând astfel, de exemplu, conductivitate, joacă de asemenea un rol în procesele de difuzie care au loc în metale.
La temperatura camerei, concentrația de neocupare este scăzută, dar la temperaturi mai ridicate, în special brusc crește în apropierea punctului de topire, dar încă redus - 2%, la o temperatură de topire.
Poziția de răcire rapidă poate fi fixată (viteza de răcire este mare, iar atomii nu au timp pentru a reveni la poziția inițială). Astfel de poziții sunt numite călire.
Posturi vacante sunt formate nu numai prin încălzire, ci și prin deformare plastică.
Mutarea prin cristal poate să apară posturi vacante unice. În acest caz, ele pot fi combinate în perechi pentru a forma un divacancy (divacancies) t. K. Astfel, reducând suprafața totală a acestora, astfel crește rezistența poziție pereche. Este de asemenea posibil trivacancies de educație și lanțuri întregi.
Intercalat care (atom dislocat), - deplasarea punctelor cu zăbrele în spațiile interstițiale. Formată rar, adică la energia educației lor este foarte mare, de multe ori mai multe locuri de muncă de educație.
atomi de impuritate - să ia locul principalilor atomi sau încorporat în interiorul unei celule.
defecte punctuale afectează proprietățile fizice ale metalelor: conductivitate electrică, proprietăți magnetice etc. precum și transformări de fază în metale și aliaje. Pe proprietățile mecanice sunt afectate de puțin.
defecte liniare sunt de mici dimensiuni, în două dimensiuni, și într-o măsură mai mare în a treia. Deosebit de importante tipuri de defecte de linie sunt dislocații - o denaturare a rețelei cristaline cauzată de prezența plan atomic „extra“ sau extra localizate.
dislocare liniară Marginal - imperfecțiuni ale regiunii rețelei cristaline în jurul marginii suplimentare. Dacă din plus la partea de sus a dislocării de cristal este numit pozitiv si indica „+“ în cazul în care partea de jos, apoi negativ „-“. Dislocările același semn se resping si invers - a atras.
De asemenea, marginea dislocările in cristalele pot fi formate dislocațiilor cu șurub, care sunt obținute prin deplasare parțială și răsucire.
Dislocații sunt formate deja în timpul cristalizării metalului, precum și în procesul de deformare și faze de transformări plastice.
O caracteristică importantă a structurii dislocare este densitatea dislocațiilor (). Densitatea de dislocare - lungimea totală a dislocațiilor per unitate de volum V a cristalului. Pentru metale otozhzhennnyh = 10 6 - 10, 8 cm -2. După creșteri succesive de deformare la rece la 10 11 - Oct. 12 cm -2.
Burgers vector - o măsură a distorsiunii zăbrele cristaline datorită prezenței în ea de dislocare; ea caracterizează suma tuturor deplasărilor cu zăbrele elastice, care au acumulat în jurul dislocare.
Dislocații afectează proprietățile mecanice ale metalelor.