Grile metalice

Metale - solide cristaline, atomii sunt raspolagayutsya geometrically pravilnom pentru a forma cristale, spre deosebire de solide amorfe (de exemplu rășină), atomii care sunt într-o stare haotică.

Situat în metale pur și simplu nopyadke în atomii plane atomice formează o grilă, iar în spațiul - gratarele cristal atomic.

Tipuri de barilor de cristal în diferite metale diferite. Cele mai frecvente structuri cristaline: cubic - centrat pe corp, cubice și hexagonale cu fețe centrate close-packed.

Celulele unitare ale rețelei cristaline sunt prezentate în Fig. L.5. In celula obemnotsetrirovannoy atomii zăbrele cubice sunt noduri ale cubului și centrul cubului; un grilaj au crom, vanadiu, wolfram, molibden, etc. In atomii de celule zăbrele cubică cu fețe situate la nodurile și la centrul fiecărei fețe a cubului .; un astfel de grilaj sunt aluminiu, nichel, cupru, plumb, etc. In celula hexagonală a atomilor zăbrele situate la nodurile de bază prisme hexagonale, în centrul acestor baze și prisme vnugri .; zăbrele hexagonale sunt magneziu, titan, zinc și altele. Într-un cristal cu zăbrele reală de metal este format dintr-un număr mare de celule.

Dimensiunile rețelei cristaline caracterizate prin parametrii măsurați în unități angstromi - Ã (1Ã = 10 -8 cm sau 1 Ã = 0,1 nM). Caracterizat parametrul rețea cubică o lungime a marginii de cub, este notat cu o și este în intervalul 0.28-0.6 Nm (2.8-6 Ã). Pentru a caracteriza zăbrele hexagonale ia doi parametri - partea hexagonului și o înălțime de prisme. Când relația cu! A = 1,633, atomii sunt ambalate mai dens, și, prin urmare, acest lucru se numește ambalate aproape hexagonal zăbrele.

In diferite planuri cu zăbrele ale atomilor sunt aranjate cu densități diferite și, prin urmare, mai multe proprietăți cristaline în direcții diferite sunt diferite. Această diferență nazyvaetsyaanizotropiey. Toate cristalele sunt anizotrope. Spre deosebire de kristaplov corp amorf (de exemplu, rășină) în direcții diferite au în mod substanțial aceeași densitate de atomi, și proprietăți deci similare, adică. E. Ele sunt izotrope.

Gradul de anizotropie poate fi semnificativă. Studii de singur cristal (singur cristal) de cupru în direcții diferite, au arătat că rezistența la tracțiune # 963; in este schimbat 120-360 MN / m 2 (12-36 kgf / mm2) și alungire # 948; între 10 și 55%.

In metale, constând dintr-o multitudine de cristale anizotrope mici orientate în mod diferit (policristalină), proprietățile în toate direcțiile sunt aceleași (media). Această independență aparent a proprietăților pe direcția este numit - kvaziizotropiey (prefixul „cvasi“ înseamnă în limba latină imaginar).

Dacă structura metalică este creată în aceeași orientare cristalină, apare anizotropiei.

Când metalul trece din lichid în stare solidă se produce așa-numitul proces krismallizatsii.

Bazele teoriei de cristalizare dezvoltată de fondatorul științei metalelor - Metalurgie D. K. Chernovym, care a constatat că cristalizarea este format din două procese:

cele mai mici cristale de nucleație a particulelor (nuclee sau „centre“ de cristalizare) și creștere cristalină a acestor centre (Fig. 1.6).

Cresterea cristalelor este ca embrionii lor pentru a alinia toate noile atomii de metal lichid. Primele cristale cresc în mod liber, păstrând o formă geometrică regulată, dar aceasta este numai până în momentul întâlnirii cristalelor de creștere la contactul creșterii cristalelor unora dintre fețele lor este oprită și nu se dezvoltă, ci doar o parte dintre fețele cristalelor. Ca rezultat, cristalele nu au forme geometrice regulate. Aceste cristale sunt numite cristalite sau boabe. Granulație depinde de numărul de nucleația și cristal rata de creștere. Cu cât nucleatia, cu atât mai mare este format într-un volum dat și fiecare cristal (boabe), mai puțin.

Figura 1.7. Efectul vitezei de răcire asupra apariției nucleația și cantitatea de boabe de formare: 1 - răcire lentă; 2 - răcirea accelerată; 3 - răcire rapidă.

Formarea nucleația afectează viteza de răcire. Cu cât este mai de metal viteza de răcire, cu atât mai mult acolo nucleatiei în ea și granulele mai mici se obțin (Fig. L.7.) Acest lucru este confirmat în practică în secțiuni subțiri ale pieselor turnate, răcite mai rapid, metalul se obține întotdeauna o mai fin granulată decât în ​​gros masiv piese turnate, se răcește lent.

Metoda de obținere a boabelor mici în timpul solidificării metalului este de a furniza un nucleația artificial. În acest scop, metalul topit este introdus substanțe speciale denumite modificatori; procesul de reglementare artificială a mărimii grăuntelui se numește inoculare.

Forma cristalelor de creștere este determinată nu numai de termenii coliziunile lor cu altele, dar compoziția aliajului, prezența impurităților și a condițiilor de răcire. In cele mai multe cazuri, mecanismul de cristalizare din metal de formare este un personaj așa-numitul dendritică.

cristalizarea dendritic este caracterizat prin aceea că creșterea germenilor are loc la o viteză neuniforma. După nucleator lor de dezvoltare este, în principal în direcțiile ale rețelei; care au cea mai mare densitate de ambalare a atomilor (min distanta interatomică).

În aceste direcții sunt formate ramuri lungi viitor cristal - așa-numitul prim ordin axa (1 în Figura 1.8 ..).

În continuare axele primul-comanda la unghiuri drepte începe să crească noi axe, axele care sunt numite ordinul al doilea (2) din axele duble cresc axa triplă (3) și așa mai departe. D.

Ca axă de cristalizare format mai mare pentru a (al patrulea, al cincilea, al șaselea, și așa mai departe. D.), care treptat umple toate spațiile ocupate anterior de către metalul lichid.

Condițiile în care metalul topit nu este suficientă pentru a umple spațiul dintre axe, de exemplu, atunci când acesta din urmă se solidifică volumele lingou structura dendritică a arătat destul de clar în Fig. 1.8.