КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ 201 8
Все тела состоят из атомов Тела, в которых атомы расположены беспорядочно, называют аморфными (стекло, канифоль, воск, смола). Кристаллические тела (все металлы и металлические сплавы), характеризуются упорядоченным расположением атомов.
В металлах и металлических сплавах атомы находятся в узлах пространственных кристаллических решеток. В процессе кристаллизации металлов и сплавов могут образовываться кристаллические решетки разного типа
Элементарная кристаллическая ячейка (простая кубическая) Расстояния между соседними атомами в кристаллической решетке исключительно малы. Для их измерения пользуются особой единицей - ангстремом (А°), который равен 1А°=10 -8 см, или нанометром (1 нм=10 -9 см). сторона шестигранника а и высота призмы с
КУБИЧЕСКАЯ ОБЪЕМНОЦЕНТРИРОВАННАЯ (ОЦК) К, V, С r, F е а, Мо, W
КУБИЧЕСКАЯ ГРАНЕЦЕНТРИРОВАННАЯ (ГЦК) А l, Fe, Ni, С u, А g, А u, Р b
ГЕКСАГОНАЛЬНАЯ ПЛОТНОУПАКОВАННАЯ РЕШЁТКА (ГПУ) Ве, М g, Со, Zn, Т i
Кристаллические решетки зерна могут иметь различные структурные несовершенства: Точечные Линейные поверхностные возникают в результате образования вакансий — мест не занятых атомами; дислоцированных атомов, вышедших из узла решетки; дислокаций, возникающих при появлении в кристалле незаконченных атомных плоскостей; присоединения атомов при росте кристалла или сильное искажение решетки при пластическом деформировании. примесных атомов, внедренных в кристаллическую решетку;
а– дислоцированный атом; б – вакансия ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ
ВАКАНСИИ - незаполненные узлы решетки, межузельные атомы данного металла, примесные атомы замещения, т. е. атомы, по диаметру соизмеримые с атомами данного металла. ПРИМЕСНЫЕ АТОМЫ внедрения, имеющие очень малые размеры и поэтому находящиеся в междоузлиях
ЛИНЕЙНЫЕ ДЕФЕКТЫ - имеют длину, значительно превышающую их поперечные размеры. К ним относятся дислокации, т. е. дефекты, образующиеся в решетке в результате смещений кристаллографических плоскостей. Дислокации бывают двух видов краевая дислокация винтовая дислокация
образуется в результате возникновения в решетке так называемой полуплоскости или экстраплоскости. КРАЕВАЯ ДИСЛОКАЦЯ Нижний ряд экстраплоскости собственно и принято называть дислокацией
ВИНТОВАЯ ДИСЛОКАЦИЯ - представляет собой некоторую условную ось внутри кристалла, вокруг которой закручены атомные плоскости В винтовой дислокации, так же как в краевой, существенные искажения кристаллической решетки наблюдаются только вблизи оси, поэтому такой дефект может быть отнесен к линейным
Пространственная модель образования винтовой дислокации EF в результате неполного сдвига по плоскости Q
ПОВЕРХНОСТНЫЕ ДЕФЕКТЫ - включают в себя главным образом границы зерен. На границах кристаллическая решетка сильно искажена. В них скапливаются перемещающиеся изнутри зерен дислокации. Структура границы двух соседних кристаллических зерен
ОБЪЕМНЫЕ ДЕФЕКТЫ кристаллической решетки включают трещины и поры. Наличие данных дефектов, уменьшая плотность металла, снижает его прочность. Трещины являются сильными концентраторами напряжений, в десятки и более раз повышающими напряжения создаваемые в металле рабочими нагрузками. Последнее обстоятельство наиболее существенно влияет на прочность металла
АЛЛОТРОПИЯ (ПОЛИМОРФИЗМ) Некоторые металлы в твердом состоянии (железо, марганец, кобальт, олово, никель, цинк) в зависимости от температуры нагрева могут иметь кристаллические решетки различного строения и, следовательно, обладать различными свойствами. Известен полиморфизм под влиянием температуры и давления. При нагреве до 2000 °С и давлении ~ 10 10 Па углерод в форме графита превращается в алмаз.
Аллотропические формы принято обозначать буквами греческого алфавита: альфа, бета, гамма и т. д. К металлам, не претерпевающим аллотропических превращений в твердом состоянии при нагревании и охлаждении, относятся алюминий, магний, медь и др.
АЛЛОТРОПИЯ ЖЕЛЕЗА
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
