A fémek kristályos szerkezete
1. fejezet: A fémek és ötvözetek kristályos szerkezete és tulajdonságai
A fémek kristályos szerkezete
A fő szerkezeti anyagok jelenleg a fémek és ötvözeteik. A fémek olyan szilárd kristályos testek, amelyek jellegzetes fémes csillogással rendelkeznek, és magas hővezetőképességű, elektromos vezetőképességű és plaszticitást mutatnak.
Szilárd állapotban a fémek kristályos szerkezetűek, melyet az atomok (ionok) rendezett elrendezésével jellemeznek a térben, kristályrácsok kialakításával. A kristályrács három fajtája a legelterjedtebb:
· Egy tércentrált köbös rács - BCC (1.1 ábra). És - a rácsállandó (távolság két szomszédos szénatom, mentén mért egy él). Ilyen rácsban vannak fémek: Fe Ti, Cr, Mo, stb;
· Arcközpontú köbös rács - fcc (1.2. Ábra). Az ilyen rácsban vannak fémek: Fe, Cu, Ni és mások.
· Hatszögletű, szoros csomagolású rács - hcp (1.3. Ábra). Az ilyen rácsban vannak fémek: Mg, Ti, stb.
Ábra. 1.1. Bcc rács
Néhány fém a rácsot a hőmérséklet függvényében változtatja. Ezt a jelenséget polimorfizmusnak vagy allotrópiának nevezik. Minden polimorf módosulatot a görög ábécé betűi jelölik.
Tehát a polimorfizmus a vasban rejlik. A vasrács megváltozása 911 ° C-os hőmérsékleten történik. Módosítása vas, amelyek létezik alatti hőmérsékleten 911 ° C-on, és egy BCC rácsos jelöli Feα, egy módosítással, hogy létezik feletti hőmérsékleten 911 ° C-on, egy FCC rács, és jelöljük Feγ. Ugyanez vonatkozik a titánra. Kazán, amelynek rostély GPU, jelöljük Tiα, titán és miután egy BCC rácsos jelöljük Tiβ.
A polimorfizmus nagy gyakorlati jelentőséggel bír. Ennek a jelenségnek a használata az ötvözetek hőkezeléssel történő megkötésére és lágyítására szolgáló eljárásokon alapul.
A fémek, ötvözetek és nemfémek kristályrácsának képződését kristályosításnak nevezik. Elsődleges és másodlagos. Elsődleges - kikristályosítás folyékony állapotban, és közös az összes fémek és a másodlagos - kristályosítással szilárd halmazállapotú, és ez jellemző a fémek, amelyek velejárója polimorf átalakítása, és változás esetén az oldhatóság a kibocsátást a túlzott fázis a szilárd állapotban. A kristályosodás két szakaszból áll: I - magok (kristályosító központok) képződése (1.4. Ábra, a); II - kristálynövekedés.
Ábra. 1.4. A fémek és ötvözetek kristályosítási folyamatának rendszere
Az 1. ábrán. 1.4 mutatja a kristályok nukleációját és növekedését: 1 - a kristályok nukleációját; 2-4 - a korábban kialakult kristályok új és a növekedésének megtelepedése; 5-7 - kristályok növekedése.
A kristályok szabályos alakja és helyes belső szerkezete van.
A kristálynövekedés eredményeképpen ütközés lép fel az utóbbiak között. A kristályok szabálytalan külső alakot kapnak, de megőrzik a helyes belső szerkezetet. Az ilyen kristályokat krisztallitoknak vagy szemcséknek nevezik. Ezek láthatóak optikai mikroszkóppal. A kristályosodási folyamat lehet becsülni kvantitatíve két paraméter: fordulatszám nukleáció [V3] és azok szaporodási ráta [Vp]. A V3 a központok száma, amelyeket egységnyi egységnyi egységenként [1 / mm3 · s], [1 / mm3 · min] formájában generálnak. A Vp a lineáris méretek egységnyi időn belüli növekedésének sebessége [mm / s], [mm / min].
A képződött kristályok méretei a V3 és Vp mennyiségek arányától függenek. Nagy Vp és kis V3 értékkel kis számú nagy kristály képződik. A Vp és a nagy V3 kis értékein nagyszámú kis kristály keletkezik.
A szemcseméret jelentősen befolyásolja a rájuk alapuló fémek és ötvözetek tulajdonságait. Minél kisebb a szemcseméret, annál magasabb a tulajdonságok szintje. A gabona finomításának a következő módjai vannak:
a kristályosítás sebességének növekedése;
Módosítás - további kristályosító központok bevezetése. További kristályosodási központokként a fém, Ti, Mo, V stb. Fémporokat használjuk.
A legtöbb esetben a kristályosodási folyamatot bonyolítja, hogy a nagyobb hőelvezetés irányában a kristálynövekedés gyorsabb, mint más irányban. Ez a faalak kristályainak kialakulásához vezet, amelyeket dendriteknek nevezünk (3.
Ábra 1.5. A dendrit rendszer
A dendrit az elsõ 1 sor tengelyébõl áll, ahonnan ágak (a második 2 tengelyei és az azt követõ utasítások 3 stb., 1.5 ábra).
1. Mi a fém?
2. Melyek a kristályrácsok leggyakoribb típusai?
3. Mi a polimorfizmus?
4. Mi a kristályosodás?
5. Mi a különbség az elsődleges kristályosodás és a másodlagos?
6. Melyek a kristályosodás folyamatai?
7. Mi a gabona?
8. Honnan tudod a kristályosodási folyamat mennyiségi paramétereit?
9. A kristályosodási folyamat mennyiségi paramétereinek mekkora hányada kaphat kis és nagy gabonát?
10. Hogyan lehet finomítani a gabonát a gyakorlatban?
11. Mi a dendrit?