Будова металів і сплавів

За своєю будовою тверді тіла поділяються на кристалічні (метали і сплави металів у твердому стані) і аморфні (скла, смоли і ін.). Атоми кристалічних тіл на відміну від аморфних, що мають хаотичне розташування атомів, перебувають в певних місцях, утворюючи систему, періодично повторюється в просторі. Сукупність таких місць називають кристалічною решіткою.

Кристалічну решітку металу можна представити у вигляді системи простих геометричних фігур. У металах найчастіше зустрічаються три типи розташування атомів; 1) в кутах і в центрі куба – кубічна гранецентрированная решітка; 2) по кутах куба і в середині кожної його грані – кубічна гранепентрірованная решітка; 3) в кутах і в центрі на шестигранних підставах призми і три атома всередині її – щільно упакована гексагональна решітка. Атомна структура металів, характер розташування атомів і вимірювання відстаней між ними визначаються за допомогою рентгенівських променів. Кристалічні решітки металів
Відстані між сусідніми атомами а в кристалічній решітці дуже малі і для їх вимірювання прийнята особлива одиниця – ангстрем, рівна 10-8см.

У вузлах кристалічної решітки розташовані позитивно заряджені частинки – іони, простір між якими заповнено негативно зарядженими частинками – електронами, вільно пересуваються в кристалічній решітці металу і як би утворюють електронний газ. Таким чином, метал можна розглядати як систему позитивно заряджених частинок, розташованих у вузлах решітки і оточених електронним газом.

Атоми, розташовані в вузлах кристалічної решітки, знаходяться в безперервному тепловому русі (коливанні). З підвищенням температури металу амплітуда коливань атомів різко зростає і навпаки. Якщо метал розплавити, то кристалічна решітка зруйнується і атоми почнуть безладно пересуватися.

Зміна будови або параметрів кристалічної решітки металу завжди призводить до зміни його фізико-хімічних властивостей. Процес перебудови атомів одного виду просторової решітки в інший або значна зміна параметрів решітки при певних температурах називають алотропічних перетвореннях. Аллотропические форми, в яких кристалізується метал, називають модифікаціями, що позначаються α, ß, γ, δ і т. Д.

При температурі 1539 ° С залізо з рідкого стану переходить у твердий. В результаті утворюється δ – залізо, яке має кристалічну решітку об’емноцентрірованногокуба. При подальшому охолодженні (до 1400 ° С) δ-залізо бере нову аллотропическими форму – γ-заліза, а решітка об’емноцентрірованной куба перебудовується в решітку гранецентрированного куба. Таке залізо немагнітними. Охолодження з 910 до 768 ° С викликає перехід γ-заліза в ß-залізо з кристалічною решіткою об’емноцентрірованной куба. При температурі 768 ° С кристалічна решітка вже не перебудовується, а тільки внутрішньо змінюється. Нижче цієї температури залізо стає магнітним. Таким чином, самостійними кристалічними гратами, т. Е. Аллотропическими формами, є α- і γ-залізо.

Крім заліза, аллотропические перетворення можуть відчувати кобальт, олово, марганець і інші метали.

...
ПОДІЛИТИСЯ: