Εσωτερική δομή και ιδιότητες των μετάλλων. Η εσωτερική δομή των μετάλλων και των κραμάτων είναι η κρυσταλλική δομή των μετάλλων. Διάγραμμα κατάστασης κράματος άνθρακα σιδήρου
Επιλογή 1
Στα μέταλλα, ο τύπος του ομολόγου:
ομοιοπολικό πολικό. 2) ιονικό. 3) μέταλλο. 4) ομοιοπολική μη πολική.
Στην εσωτερική δομή των μετάλλων υπάρχουν:
1) μόνο κατιόντα. 2) μόνο ανιόντα. 3) κατιόντα και ανιόντα. 4) κατιόντα και ουδέτερα άτομα.
Το υγρό μέταλλο σε θερμοκρασία δωματίου είναι:
1) σίδηρο. 2) υδράργυρο. 3) χρυσό? 4) λίθιο.
Οι αλχημιστές θεωρούσαν το χρυσό σύμβολο:
Λάθος κρίσηότι όλα τα μέταλλα:
1) έχουν μαλακότητα. 2) έχουν μεταλλική λάμψη. 3) έχουν ηλεκτρική αγωγιμότητα. 4) πτητικές ουσίες.
Το πιο δύσκολο μέταλλο:
1) νάτριο. 2) χρώμιο. 3) οδηγεί. 4) λίθιο.
Το μέταλλο με την υψηλότερη πυκνότητα:
1) σίδηρο. 2) χαλκός. 3) χρυσό? 4) τιτάνιο.
Καλύτερα αντανακλά το φως:
1) μόλυβδος. 2) ασήμι; 3) ψευδάργυρο. 4) σιδήρου.
Μεταξύ των αναφερόμενων ουσιών, αναφέρετε εκείνες που είναι μέταλλα:
πυριτίου · 2) βηρύλλιο · 3) βόριο. 4) αλουμίνιο. 5) κάλιο. 6) αργόν. 7) θείο. 8) κασσίτερος.
Δώστε την απάντηση ως ακολουθία αριθμών με αύξουσα σειρά.
Δοκιμασία αρ. 4 Θέμα "Απλές ουσίες - μέταλλα"
Επιλογή 2
Μέταλλα για να ολοκληρώσετε το επίπεδο:
1) δίδουν ηλεκτρόνια. 2) δέχονται ηλεκτρόνια. 3) δίνουν ή λαμβάνουν ηλεκτρόνια. 4) έχουν ένα ολοκληρωμένο στρώμα.
2. Ο δεσμός στα μέταλλα μεταξύ των κατιόντων εκτελείται:
1) ελεύθερα ηλεκτρόνια. 2) ανιόντα. 3) πρωτόνια. 4) νετρόνια.
3. Το πιο εύπλαστο από πολύτιμα μέταλλα:
1) ασήμι; 2) πλατίνα · 3) χρυσό? 4) υδράργυρος.
Οι αλχημιστές θεωρούσαν το χαλκό σύμβολο:
1) Αφροδίτη? 2) Άρης. 3) τον ήλιο. 4) Κρόνος.
5. Το πιο μαλακό μέταλλο:
1) χρώμιο. 2) Τιτάνιο. 3) μολυβδαίνιο. 4) οδηγεί.
6. Το πιο πυρίμαχο μέταλλο:
1) βολφράμιο. 2) υδράργυρο. 3) χρυσό? 4) τιτάνιο.
7. Το μέταλλο με τη χαμηλότερη πυκνότητα:
1) νάτριο. 2) κασσίτερος. 3) οδηγεί. 4) σιδήρου.
8. Έχει την υψηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα:
1) σίδηρο. 2) χρυσό? 3) αλουμίνιο. 4) ασήμι.
9. Τοποθετήστε τα απαριθμούμενα μέταλλα κατά σειρά αυξανόμενης πυκνότητας:
1) χαλκός. 2) σιδήρου. 3) οδηγεί. 4) αλουμίνιο. 5) χρυσό.
Δώστε την απάντηση ως ακολουθία αριθμών.
Απαντήσεις Θέμα "Απλές ουσίες - μέταλλα"
1 επιλογή.
2.
| έγινε αδύνατο να σκοτώσουμε τέτοιους ανθρώπους από το ή ... στρώμα για στρώμα, "Αποκοπή" ή ... ολοκληρώθηκε ... ουσία, για ... τη δοκιμή. Και από το ... ολοκλήρωση δουλειά δεν το κάνω απλά ... να αποδεχθεί ή ... επιλογή για ... |
26.08.2008
Εσωτερική δομή και ιδιότητες μετάλλων και κραμάτων
Τα υλικά μηχανικής περιλαμβάνουν τα μέταλλα και τα κράματά τους, το ξύλο, τα πλαστικά, το καουτσούκ, το χαρτόνι, το χαρτί, το γυαλί κλπ. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα στην κατασκευή μηχανών είναι τα μέταλλα και τα κράματά τους.
Τα μέταλλα είναι ουσίες με υψηλή θερμική αγωγιμότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα. ευκαμψία, στιλπνότητα και άλλες χαρακτηριστικές ιδιότητες.
Στην τεχνική, όλα τα μέταλλα και τα κράματα συνήθως διαιρούνται σε μαύρο και χρώμα. Στα σιδηρούχα μέταλλα περιλαμβάνονται ο σίδηρος και τα κράματα που βασίζονται σε αυτό. Σε μη σιδηρούχα - όλα τα άλλα μέταλλα και κράματα. Για την επιλογή του κατάλληλου υλικού για την κατασκευή εξαρτημάτων μηχανών, λαμβάνοντας υπόψη τις συνθήκες λειτουργίας τους, τα μηχανικά φορτία και άλλους παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση και την αξιοπιστία των μηχανών, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε την εσωτερική δομή, τις φυσικοχημικές, τις μηχανικές και τεχνολογικές ιδιότητες των μετάλλων.
Τα μέταλλα και τα κράματά τους στη στερεά κατάσταση έχουν κρυσταλλική δομή. Τα άτομα τους (ιόντα, μόρια) βρίσκονται στο χώρο με μια αυστηρά καθορισμένη σειρά και σχηματίζουν ένα χωρικό κρυσταλλικό πλέγμα.
Το μικρότερο σύμπλεγμα ατόμων, το οποίο, όταν επαναλαμβάνεται στο διάστημα, αναπαράγει ένα πλέγμα, ονομάζεται στοιχειώδες κρυσταλλικό κύτταρο.
Το σχήμα ενός στοιχειακού κρυσταλλικού κυττάρου προσδιορίζει τον συνδυασμό ιδιοτήτων των μετάλλων: στιλπνότητα, εύτηκτο, θερμική αγωγιμότητα, ηλεκτρική αγωγιμότητα, εργασιμότητα και ανισοτροπία (διαφορά ιδιοτήτων σε διαφορετικά επίπεδα του κρυσταλλικού πλέγματος).
Τα χωρικά κρυσταλλικά πλέγματα σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της μετάβασης ενός μετάλλου από ένα υγρό σε μία στερεή κατάσταση. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται κρυστάλλωση. Οι διεργασίες κρυστάλλωσης αρχικά μελετήθηκαν από τον Ρώσο επιστήμονα D. K-Chernov.
Η κρυστάλλωση αποτελείται από δύο στάδια. Στην υγρή κατάσταση ενός μετάλλου, τα άτομα του βρίσκονται σε συνεχή κίνηση. Με τη μείωση της θερμοκρασίας, η κίνηση των ατόμων επιβραδύνεται, έρχονται μαζί και ομαδοποιούνται σε κρυστάλλους. Τα λεγόμενα κέντρα κρυστάλλωσης σχηματίζονται (πρώτο στάδιο). Στη συνέχεια έρχεται κτύπημα κρύσταλλα γύρω από αυτά τα κέντρα (δεύτερο στάδιο). Στην αρχή, οι κρύσταλλοι αναπτύσσονται ελεύθερα. Με την περαιτέρω ανάπτυξη, οι κρύσταλλοι αποκρούουν, η ανάπτυξη ορισμένων κρυστάλλων παρεμβαίνει στην ανάπτυξη των γειτονικών κρυστάλλων, ως αποτέλεσμα των οποίων σχηματίζονται ακανόνιστα ομάδες κρυστάλλων, οι οποίες ονομάζονται κόκκοι.
Το μέγεθος των κόκκων επηρεάζει σημαντικά τις λειτουργικές και τεχνολογικές ιδιότητες των μετάλλων. Το χονδρόκοκκο μέταλλο έχει χαμηλή αντοχή στην κρούση · όταν επεξεργάζεται με κοπή, καθίσταται δύσκολο να επιτευχθεί μικρή τραχύτητα της επιφάνειας των τμημάτων. Τα μεγέθη των κόκκων εξαρτώνται από τη φύση του ίδιου του μετάλλου και από τις συνθήκες κρυστάλλωσης.
Μέθοδοι μελέτης της δομής του μετάλλου. Η μελέτη των δομών των μετάλλων και των κραμάτων διεξάγεται χρησιμοποιώντας μακρο-και μικροανάλυση, καθώς και άλλες μεθόδους.
Η μακροδομή χρησιμοποιείται για να μελετήσει τη μακροδομή, δηλ. Τη δομή του μετάλλου, ορατή με γυμνό μάτι ή με μεγεθυντή. Η μακροδομή προσδιορίζεται από κατάγματα του μετάλλου ή από μακροσκοπικές τομές.
Ένα τμήμα μακροσκοπίου είναι ένα δείγμα ενός μετάλλου ή κράματος, η μία πλευρά του οποίου αλέθεται και χαράσσεται με οξύ ή άλλο αντιδραστήριο. Αυτή η μέθοδος εντοπίζει μεγάλα ελαττώματα: ρωγμές, κελύφη συρρίκνωσης, φυσαλίδες αερίου, άνιση κατανομή ακαθαρσιών στο μέταλλο κλπ.
Η μικροανάλυση σας επιτρέπει να καθορίσετε το μέγεθος και το σχήμα των κόκκων, τα δομικά συστατικά, την ποιότητα της θερμικής επεξεργασίας, για να εντοπίσετε τις μικροεκπτώσεις.
Η μικροανάλυση διεξάγεται σε μικροαισθητήρες χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο (τα σύγχρονα μεταλλογραφικά μικροσκόπια δίνουν αύξηση έως 2000, και ηλεκτρονικά - μέχρι 25 000).
Μια μικροτομή είναι ένα δείγμα μετάλλου που έχει μια επίπεδη γυαλισμένη επιφάνεια, χαραγμένη με ένα ασθενές διάλυμα οξέος ή αλκαλίου για να αποκαλύψει τη μικροδομή. Ιδιότητες των μετάλλων. Οι ιδιότητες των μετάλλων συνήθως διαιρούνται σε φυσικοχημικές, μηχανικές και τεχνολογικές. Οι φυσικοχημικές και μηχανικές ιδιότητες των στερεών, συμπεριλαμβανομένων των μετάλλων, είναι γνωστές σε σας από μαθήματα φυσικής και χημείας. Ας δούμε μερικές μηχανικές και τεχνολογικές ιδιότητες που είναι σημαντικές από την άποψη της επεξεργασίας μετάλλων.
Με μηχανικές ιδιότητες, όπως γνωρίζετε, κατανοείτε την ικανότητα ενός μετάλλου ή κράματος να αντιστέκεται στις επιδράσεις εξωτερικών δυνάμεων. Οι μηχανικές ιδιότητες περιλαμβάνουν αντοχή, ιξώδες, σκληρότητα κ.λπ.
Η αντοχή χαρακτηρίζει την ιδιότητα ενός μετάλλου ή κράματος κάτω από ορισμένες συνθήκες και όρια, χωρίς να καταρρεύσει, να αντιληφθεί μία ή άλλη επίδραση εξωτερικών δυνάμεων.
Μια σημαντική ιδιότητα ενός μετάλλου είναι η αντοχή στην κρούση - η αντοχή του υλικού σε θραύση υπό φορτίο πρόσκρουσης.
Η σκληρότητα θεωρείται ως η ιδιότητα ενός υλικού που αντιστέκεται στην εισαγωγή ενός άλλου, πιο συμπαγούς σώματος σε αυτό.
Οι μηχανικές ιδιότητες των υλικών εκφράζονται μέσω ενός αριθμού δεικτών (για παράδειγμα, αντοχές σε εφελκυσμό, επιμήκυνση και συστολή κ.λπ.)
Η αντοχή εφελκυσμού ή η προσωρινή αντοχή σε εφελκυσμό είναι η τάση υπό όρους που αντιστοιχεί στο μέγιστο φορτίο που μπορεί να αντέξει το δείγμα κατά τη διάρκεια της δοκιμής σε περίπτωση βλάβης
Η σκληρότητα των μετάλλων και των κραμάτων καθορίζεται κυρίως με τρεις μεθόδους που ονομάζονται από τους εφευρέτες τους: η μέθοδος Brinell, η μέθοδος Rockwell και η μέθοδος Vickers. Η μέτρηση της σκληρότητας σύμφωνα με τη μέθοδο Brinell συνίσταται στη χρήση ενός δοκιμαστή σκληρότητας TS για την πίεση μιας σφαίρας σκληρυμένης από χάλυβα με διάμετρο 2,5 5 ή 10 mm υπό την επίδραση ενός στατικού φορτίου Ρ. Η αναλογία του φορτίου προς την επιφανειακή περιοχή της εσοχής (κοιλότητες) δίνει την τιμή της σκληρότητας που υποδηλώνεται από την ΗΒ.
Η σκληρότητα του Rockwell μετράται με τη χρήση μίας συσκευής TC με πίεση μιας σφαίρας με διάμετρο 1,59 mm (1/16 inch) ή ενός κώνου διαμαντιού με γωνία κορυφής 120 ° (για ιδιαίτερα σκληρούς χάλυβες και κράματα) στο δοκιμαστικό μέταλλο Οι ενδείξεις σκληρότητας καθορίζονται από τον δείκτη της συσκευής.
Η σκληρότητα Vickers μετράται χρησιμοποιώντας μια συσκευή TP πιέζοντας μια τετραεδρική πυραμίδα με διαμάντια στο μέταλλο με γωνία κορυφής \u003d 136 °. Χρησιμοποιώντας το τραπέζι, ο αριθμός σκληρότητας HV βρίσκεται κατά μήκος της διαγωνίου της εκτύπωσης.
Η εφαρμογή μιας μεθόδου εξαρτάται από τη σκληρότητα του δείγματος δοκιμής, το πάχος του ή το πάχος του στρώματος δοκιμής. Για παράδειγμα, η μέθοδος Vickers χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της σκληρότητας των σκληρυμένων χαλύβων, των υλικών εξαρτημάτων έως 0,3 mm πάχους και των λεπτών εξωτερικών τσιμεντωμένων, νιτρωδών και άλλων επιφανειών των μερών.
Στις κύριες τεχνολογικές ιδιότητες των μετάλλων και των κραμάτων
περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:
μαλακότητα - η ιδιότητα ενός μεταλλικού προς σφυρηλάτηση και άλλων τύπων επεξεργασίας πίεσης.
g και d ototchets - η ιδιότητα του τετηγμένου μετάλλου για να γεμίσει το καλούπι σε όλα τα μέρη του και να δώσει πυκνά χύτευσης της ακριβούς διαμόρφωσης?
συγκόλληση - η ιδιότητα ενός μετάλλου για την παροχή ισχυρών συγκολλημένων αρμών.
μηχανική κατεργασία με κοπή - η ιδιότητα των μετάλλων που πρόκειται να κατεργαστούν με εργαλεία κοπής για να δώσουν στα εξαρτήματα ένα ορισμένο σχήμα, μέγεθος και τραχύτητα επιφάνειας.
Σε ουσίες σε στερεή κατάσταση, η δομή είναι κρυσταλλική ή άμορφη. Σε μια κρυσταλλική ουσία, τα άτομα είναι διατεταγμένα σε ένα γεωμετρικά ορθό σχέδιο και σε μια ορισμένη απόσταση το ένα από το άλλο, ενώ σε άμορφα (γυαλί, κολοφώνιο) άτομα είναι διατεταγμένα τυχαία.
Όλα τα μέταλλα και τα κράματά τους έχουν κρυσταλλική δομή. Ενεργοποίηση σχήμα 12Η δομή του καθαρού σιδήρου φαίνεται. Οι κρυσταλλικοί κόκκοι αόριστου σχήματος δεν είναι παρόμοιοι με τους τυπικούς κρυστάλλους - πολύεδρα, επομένως καλούνται κρυσταλλίτες, κόκκοιή κόκκων. Ωστόσο, η δομή των κρυσταλλιτών είναι εξίσου τακτική με εκείνη των αναπτυγμένων κρυστάλλων.
Εικ. 12. Η μικροδομή του καθαρού σιδήρου (χ - 150)
Τύποι κρυστάλλων . Κατά την στερεοποίηση, τα άτομα μετάλλων σχηματίζουν γεωμετρικά τακτικά συστήματα που ονομάζονται κρυσταλλικά πλέγματα. Η τάξη των ατόμων στο πλέγμα μπορεί να είναι διαφορετική. Πολλά από τα πιο σημαντικά μέταλλα σχηματίζουν πλέγματα, τα απλούστερα (στοιχειώδη) κύτταρα των οποίων αντιπροσωπεύουν το σχήμα ενός κεντρικού κύβου ( - και - σίδηρος, χρώμιο, μολυβδαίνιο, βολφράμιο, βανάδιο, μαγγάνιο), κύβος με επικεντρωμένα πρόσωπα ( - σιδήρου, αλουμινίου, χαλκού, νικελίου, μολύβδου) ή εξαγωνικό κελί (όπως ένα εξαγωνικό πρίσμα) (μαγνήσιο, ψευδάργυρος, - τιτάνιο - κοβάλτιο).
Μονάδα μονάδαςεπαναλαμβάνεται συνεχώς σε τρεις διαστάσεις, σχηματίζοντας ένα κρυσταλλικό πλέγμα, έτσι ώστε η θέση των ατόμων στο μοναδιαίο κύτταρο καθορίζει τη δομή ολόκληρου του κρυστάλλου.
Κύβος κεντραρισμένος με κύτταρο μονάδας ( σχήμα 13) αποτελείται από εννέα άτομα, εκ των οποίων οκτώ βρίσκονται στις κορυφές του κύβου, και το ένατο είναι στο κέντρο του.
Εικ. 13.Μονάδα μονάδας Εικ. 14.Μέρος του χωροδικείου
κεντρικός κύβος κεντραρισμένος στον κύβο
Για τον χαρακτηρισμό του κρυσταλλικού πλέγματος (ατομική δομή του κρυστάλλου), χωρικό πλέγμα, το οποίο είναι ένα γεωμετρικό διάγραμμα του κρυσταλλικού πλέγματος και αποτελείται από σημεία (κόμβους), που βρίσκονται τακτικά σε χώρους.
Εικ. 15.Κύτταρο μονάδας κύβου Σχ.16.Μέρος της χωρικής
με κεντρική βούρτσα κύβου αντιμετωπίζει με κεντροθετημένη
Ενεργοποίηση εικ.14 εμφανίζεται το τμήμα του χωροδικτύου ενός κεντρικού κύβου. Οκτώ παρακείμενα μονάδες μονάδας λαμβάνονται εδώ. οι κόμβοι που βρίσκονται στις κορυφές και στο κέντρο κάθε κελιού σημαίνονται με κύκλους. Μονάδα μονάδας κύβου με επικεντρωμένα πρόσωπα ( σχήμα 15) αποτελείται από 14 άτομα, από τα οποία 8 άτομα βρίσκονται στις κορυφές - ένας κύβος και 6 άτομα - στα πρόσωπα.
Ενεργοποίηση εικ.16αναπαρίσταται το τμήμα του χωροδικτύου ενός κύβου με κεντραρισμένα πρόσωπα (κύβος προσανατολισμένο προς τον πρόσωπο). Το κύκλωμα έχει οκτώ μονάδες κυψελών. οι κόμβοι βρίσκονται στις κορυφές και στα κέντρα των επιφανειών κάθε κελιού. Εξαγωνικό κύτταρο ( εικόνα 17) αποτελείται από 17 άτομα, από τα οποία 12 άτομα βρίσκονται στις κορυφές του εξαγωνικού πρίσματος, 2 άτομα στο κέντρο των βάσεων και 3 άτομα στο εσωτερικό του πρίσματος. Για να μετρήσει την απόσταση μεταξύ των ατόμων των κρυσταλλικών πλεγμάτων, μια ειδική μονάδα που ονομάζεται angstrom
βλέπετε
Εικ. 17.Εξάγωνο κύτταρο
Η παράμετρος των σχάρων (πλευρά ή εξάγωνο) είναι 3,6 Α για χαλκό και 4,05 Α για αλουμίνιο, 2,67 Α για ψευδάργυρο κ.λπ.
Κάθε άτομο αποτελείται από έναν θετικά φορτισμένο πυρήνα και από πολλά στρώματα (κοχύλια) αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων που κινούνται γύρω από τον πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια των εξωτερικών κελυφών των μεταλλικών ατόμων, που ονομάζονται σθένοςαποσπάται εύκολα, μετακινούνται γρήγορα μεταξύ των πυρήνων και ονομάζονται δωρεάν. Λόγω της παρουσίας ελεύθερων ηλεκτρονίων, τα άτομα μετάλλων είναι θετικά φορτισμένα ιόντα.
Έτσι, στους κόμβους των πλεγμάτων που υποδεικνύονται από τους κύκλους εικ. 14και 16 είναι θετικά φορτισμένα ιόντα. Τα ιόντα, ωστόσο, δεν είναι σε κατάσταση ηρεμίας, αλλά οι θέσεις ισορροπίας κυμαίνονται διαρκώς. Με την αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνεται το πλάτος των ταλαντώσεων, γεγονός που προκαλεί την επέκταση των κρυστάλλων και στη θερμοκρασία τήξης, οι ταλαντώσεις των σωματιδίων ενισχύονται τόσο πολύ ώστε το κρυσταλλικό πλέγμα καταστρέφεται.
Όλοι οι κρύσταλλοι παρουσιάζουν μικρές αποκλίσεις από την ιδανική πλέγμα - μη μόνιμες θέσεις και διάφορα είδη ατομικών μετατοπίσεων.
Ανισοτροπία και διάσπαση κρυστάλλων . Σε μεμονωμένους κρυστάλλους, οι ιδιότητες είναι διαφορετικές σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Εάν λάβουμε ένα μεγάλο κρύσταλλο (υπάρχουν εργαστηριακές μέθοδοι για την παραγωγή μεγάλων κρυστάλλων), κόβουμε αρκετά ίδια, αλλά διαφορετικά προσανατολισμένα δείγματα από αυτά και δοκιμάζουμε τις ιδιότητές τους, και μερικές φορές υπάρχει μια πολύ σημαντική διαφορά στις ιδιότητες μεταξύ των επιμέρους δειγμάτων. Για παράδειγμα, κατά τη δοκιμή δειγμάτων που κόπηκαν από κρύσταλλο χαλκού, η επιμήκυνση κυμάνθηκε από 10 έως 50% και η αντοχή εφελκυσμού ήταν από 14 έως 35 kg / mm2 για διάφορα δείγματα. Αυτή η ιδιότητα των κρυστάλλων καλείται ανισοτροπία. Η ανισοτροπία των κρυστάλλων εξηγείται από τις ιδιαιτερότητες της διάταξης των ατόμων στο διάστημα.
Αποτέλεσμα της κρυσταλλικής ανισοτροπίας είναι διάσπαση, που αποκαλύπτεται κατά την καταστροφή. Στις θέσεις όπου θραύονται οι κρύσταλλοι, μπορούν να παρατηρηθούν κανονικά επίπεδα, υποδεικνύοντας ότι η μετατόπιση των σωματιδίων υπό την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων δεν είναι τυχαία, αλλά σε κανονικές σειρές, σε μια ορισμένη κατεύθυνση, που αντιστοιχούν στη διάταξη σωματιδίων στον κρύσταλλο. Αυτά τα αεροπλάνα ονομάζονται διάσπασης.
Τα άμορφα σώματα είναι ισοτροπικά, δηλαδή όλες οι ιδιότητές τους είναι οι ίδιες προς όλες τις κατευθύνσεις. Η συστροφή ενός άμορφου σώματος έχει πάντα μια ακανόνιστη καμπύλη, λεγόμενη, κοντόχοντρη επιφάνεια.
Τα μέταλλα που σκληρύνθηκαν υπό κανονικές συνθήκες δεν αποτελούνται από ένα μόνο κρύσταλλο, αλλά από πολλούς ξεχωριστούς κρυσταλλίτες, διαφορετικά προσανατολισμένους ο ένας στον άλλο, έτσι ώστε οι ιδιότητες του χυτού μετάλλου να είναι περίπου ίδιες προς όλες τις κατευθύνσεις. αυτό το φαινόμενο ονομάζεται οιονεί ισοτροπία(φαινόμενη ισοτροπία).
Αλλοτροπία μετάλλων (ή πολυμορφισμός) - την ιδιότητά τους να αναδιατάσσουν το πλέγμα σε ορισμένες θερμοκρασίες κατά τη θέρμανση ή την ψύξη. Η αλλοτροπία ανιχνεύεται από όλα τα στοιχεία που μεταβάλλουν τη σθένος με τη θερμοκρασία: για παράδειγμα, ο σίδηρος, το μαγγάνιο, το νικέλιο, ο κασσίτερος κλπ. Κάθε αλλοτροπικός μετασχηματισμός συμβαίνει σε μια ορισμένη θερμοκρασία. Για παράδειγμα, ένας από τους μετασχηματισμούς του σιδήρου συμβαίνει σε θερμοκρασία 910 ° C, κάτω από την οποία τα άτομα σχηματίζουν το πλέγμα ενός κεντρικού κύβου (βλ. εικ. 14), και πάνω, το πλέγμα ενός κύβου προσανατολισμένου στο πρόσωπο (βλ εικ.16).
Αυτή ή η δομή αυτή ονομάζεται αλλοτροπική μορφή ή τροποποίηση. Διάφορες τροποποιήσεις αναφέρονται σε ελληνικά γράμματα. , , κ.λπ., με το γράμμα υποδηλώνουν μια τροποποίηση που υπάρχει σε θερμοκρασίες κάτω από τον πρώτο αλλοτροπικό μετασχηματισμό. Οι αλλοτροπικοί μετασχηματισμοί συνοδεύονται από την επιστροφή (μείωση) ή την απορρόφηση (αύξηση) ενέργειας.
Κρυστάλλωση μετάλλων . Η κρυστάλλωση είναι ο σχηματισμός κρυστάλλων σε μέταλλα (και κράματα) κατά τη διάρκεια της μετάβασης από ένα υγρό σε ένα στερεό ( πρωτογενή κρυστάλλωση) Η ανακρυστάλλωση από μία τροποποίηση στην άλλη μετά την ψύξη του στερεοποιημένου μετάλλου καλείται ( δευτερογενή κρυστάλλωση) Η διαδικασία κρυστάλλωσης του μετάλλου παρακολουθείται ευκολότερα χρησιμοποιώντας έναν μετρητή χρόνου και ένα θερμοηλεκτρικό πυρόμετρο, το οποίο είναι ένα χιλιοστόλιτρο συνδεδεμένο με ένα θερμοστοιχείο. Ένα θερμοστοιχείο (δύο ανόμοια σύρματα συγκολλημένα στα άκρα) βυθίζεται σε τετηγμένο μέταλλο. Το προκύπτον θερμικό ρεύμα είναι ανάλογο με τη θερμοκρασία του μετάλλου και η βελόνα millivoltmeter αποκλίνει, δείχνοντας αυτή τη θερμοκρασία σε βαθμολογημένη κλίμακα.
Οι μετρήσεις του πυρομέτρου καταγράφονται αυτόματα στο χρόνο και, με βάση τα ληφθέντα δεδομένα, κατασκευάζονται καμπύλες ψύξης στις συντεταγμένες «θερμοκρασία - χρόνος» (τέτοιες καμπύλες αντλούνται από τον καταγραφέα).
Η θερμοκρασία που αντιστοιχεί σε οποιαδήποτε μετατροπή στο μέταλλο καλείται κρίσιμο σημείο.
Ενεργοποίηση σχήμα 18, αΕμφανίζεται η καμπύλη θέρμανσης μετάλλου. Εδώ είναι το σημείο αλλά- αρχή τήξης, σημείο β- τέλος τήξης.
Εικ. 18.Καμπύλες θέρμανσης ( αλλά) και ψύξη ( β- χωρίς βρόχο
in- με βρόχο) μέταλλο
Σχέδιο αλλάβδείχνει σταθερή θερμοκρασία με την πάροδο του χρόνου με συνεχή θέρμανση. Αυτό δείχνει ότι η θερμική ενέργεια καταναλώνεται στην εσωτερική μεταμόρφωση του μετάλλου, στην περίπτωση αυτή. για τη μετατροπή του στερεού μετάλλου σε υγρό (λανθάνουσα θερμότητα σύντηξης).
Η μετάβαση από ένα υγρό σε μία στερεή κατάσταση κατά την ψύξη συνοδεύεται από το σχηματισμό ενός κρυσταλλικού πλέγματος, δηλαδή την κρυστάλλωση. Για να προκαλέσει κρυστάλλωση, χρειάζεται υγρό μέταλλο supercoolΕλαφρώς χαμηλότερο από το σημείο τήξης. Επομένως, η περιοχή στην καμπύλη ψύξης ( Σχ. 19.6) είναι ελαφρώς χαμηλότερη t pl σε θερμοκρασία υποψύξεως t pr .
Για μερικά μέταλλα, η υποψύξη ( t pl - t pr) μπορεί να είναι πολύ σημαντική (για παράδειγμα, σε αντιμόνιο έως 40 ° C) και σε θερμοκρασία υποψύξεως t pr (εικ.18 in) κρυστάλλωση αρχίζει αμέσως, ως αποτέλεσμα της οποίας η θερμοκρασία αυξάνεται απότομα σε σχεδόν t pl . Σε αυτή την περίπτωση, στη γραφική παράσταση παρουσιάζεται ένας βρόχος θερμικής υστέρησης.
Κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης και κατά τη διάρκεια του αλλοτροπικού μετασχηματισμού σε ένα μέταλλο εμφανίζονται αρχικά πυρήνες κρυστάλλωσης (κέντρα κρυσταλλοποίησης) γύρω από τα οποία τα άτομα ομαδοποιούνται σχηματίζοντας το αντίστοιχο κρυσταλλικό πλέγμα.
Έτσι, η διαδικασία κρυστάλλωσης αποτελείται από δύο στάδια: τον σχηματισμό κέντρων κρυσταλλοποίησης και την ανάπτυξη κρυστάλλων.
Σε κάθε έναν από τους κρυστάλλους που εμφανίζονται, τα κρυσταλλογραφικά επίπεδα προσανατολίζονται τυχαία, επιπλέον, κατά τη διάρκεια της αρχικής κρυστάλλωσης, οι κρύσταλλοι μπορούν να περιστρέφονται, αφού περιβάλλονται από ένα υγρό. Οι γειτονικοί κρύσταλλοι αναπτύσσονται ο ένας προς τον άλλο και τα σημεία επαφής τους καθορίζουν τα όρια των κρυσταλλιτών (κόκκων).
Κρυστάλλωση σιδήρου. Εξετάστε, για παράδειγμα, την κρυστάλλωση και τα κρίσιμα σημεία του σιδήρου.
Εικ. 19. Καμπύλες ψύξης και θέρμανσης σιδήρου
Ενεργοποίηση εικ. 19παρουσιάζονται καμπύλες ψύξης και θέρμανσης καθαρού σιδήρου, οι οποίες τήκονται σε θερμοκρασία 1539 ° C. Η παρουσία κρίσιμων σημείων σε χαμηλότερες θερμοκρασίες υποδεικνύει αλλοτροπικούς μετασχηματισμούς σε στερεό σίδηρο.
Τα κρίσιμα σημεία επισημαίνονται με το γράμμα Αόταν θερμαίνεται υποδεικνύει Αγκαι όταν κρυώσει Ar οι δείκτες 2, 3, 4 χρησιμεύουν για να διακρίνουν αλλοτροπικούς μετασχηματισμούς (ο δείκτης 1 υποδηλώνει τη μεταμόρφωση στο διάγραμμα κατάστασης Fe - Fe 3 Γ.
Σε θερμοκρασίες κάτω από 768 0 C, ο σίδηρος είναι μαγνητικός και έχει ένα κρυσταλλικό πλέγμα ενός κεντρικού κύβου. Αυτή η τροποποίηση ονομάζεται σιδήρου. όταν θερμαίνεται, είναι σε ένα σημείο Όπως 2 πηγαίνει σε μη μαγνητική τροποποίηση σιδήρου. Η κρυσταλλική δομή δεν αλλάζει.
Στο σημείο Όπως 3 σε θερμοκρασία 910 ° C σιδήρουπηγαίνει μέσα σιδήρουμε ένα κρυσταλλικό πλέγμα ενός επίκεντρου κύβου.
Στο σημείο Όπως 4 σε θερμοκρασία 1401 ° C σιδήρουπηγαίνει μέσα σιδήρουόπου το κρυσταλλικό πλέγμα επαναδιατάσσεται και πάλι από έναν κύβο προσανατολισμένο προς τον πρόσωπο σε έναν κεντρικό κύβο.
Κατά την ψύξη, συμβαίνουν οι ίδιες μεταβάσεις, μόνο στην αντίστροφη σειρά.
Από τους παραπάνω μετασχηματισμούς, οι πιο πρακτικοί είναι οι μετασχηματισμοί Α 3 όπως όταν θερμαίνεται ( Όπως 3 ) και κατά τη διάρκεια της ψύξης ( Αr 3 ).
Στρέφοντας σε ένα σημείο Α 3 συνοδευόμενη από μια αλλαγή στον όγκο, δεδομένου ότι η πυκνότητα του κρυσταλλικού πλέγματος σιδήρουπερισσότερη πυκνότητα πλέγματος σιδήρουστο σημείο Όπως 3 ο όγκος μειώνεται σε ένα σημείο Ar 3 - αυξάνεται.
Μεταλλική δομή 4.33 / 5 (86.67%) 3 ψήφοι
Μεταλλική δομή
Μέταλλα κάτω από το μικροσκόπιο
Όλα τα μέταλλα αποτελούνται από έναν τεράστιο αριθμό κρυσταλλικών κόκκων που διασυνδέονται. Μια τέτοια κοκκώδης κρυσταλλική δομή μιας ουσίας μπορεί να παρατηρηθεί χρησιμοποιώντας ειδικά μικροσκόπια, που ονομάζονται μεταλλογραφικά. Διαφέρουν από τα συνηθισμένα στο ότι χρησιμοποιούν πλευρικό φωτισμό του μετάλλου, επειδή τα μέταλλα είναι αδιαφανή και δεν μπορούν να φωτιστούν από κάτω. Σε τέτοια μικροσκόπια, η φωτεινή πηγή τοποθετείται έτσι ώστε μερικές από τις ακτίνες να ανακλώνται από την επιφάνεια των μετάλλων και να πέφτουν στον φακό.
Το Σχ. 1. Μεταλλικό μικροσκόπιο.
Κάτω δεξιά - οι ακτίνες φωτός που ανακλάται από την επιφάνεια του λεπτού τμήματος πηγαίνουν στον αντικειμενικό μικροσκόπιο. Η κάτω δεξιά πλευρά είναι η επιφάνεια καθαρού σιδήρου, ορατή με μεταλλικό μικροσκόπιο.
Το σχήμα 1 δείχνει ένα από αυτά τα μικροσκόπια. Πριν από την εξέταση του δείγματος σε αυτό, η μεταλλική επιφάνεια καθαρίζεται προσεκτικά με γυαλόχαρτο, γυαλισμένο και γυαλισμένο σε λαμπερό καθρέφτη. Ένα τέτοιο δείγμα ονομάζεται λεπτό τμήμα. Στη συνέχεια, η επιφάνεια του λεπτού τμήματος υποβάλλεται στη λεγόμενη χάραξη, για την οποία διαβρέχεται για 2-3 λεπτά με ένα διάλυμα, το οποίο συνήθως περιέχει νιτρικό οξύ και αιθυλική αλκοόλη. Εφαρμόστε άλλες λύσεις για τη χάραξη λεπτών τμημάτων. Αυτό κάνει γι 'αυτό: διαφορετικοί κόκκοι του κράματος δεν διαλύονται εξίσου με οξύ, ως αποτέλεσμα των οποίων εμφανίζονται μεμονωμένες κρυσταλλικές επιφάνειες στην μεταλλική επιφάνεια και όταν το χαραγμένο τμήμα του λεπτού τμήματος φωτίζεται, μέρος των κόκκων αντανακλά το φως που προσπίπτει επάνω τους απευθείας επάνω στον φακό. Αυτά τα μέρη κάτω από το μικροσκόπιο εμφανίζονται φωτεινά. Άλλοι κόκκοι αντανακλούν το φως στο πλάι, έτσι φαίνονται σκοτεινές. Κάτω από το μικροσκόπιο, η συνοχή των επιμέρους κρυσταλλικών κόκκων, τα αποκαλούμενα διακρυσταλλικά τμήματα, αποκτά διαφορετική απόχρωση και ομοιόμορφο χρώμα κάτω από το μικροσκόπιο (σχήμα 2).
Το Σχ. 2. Μια πλάκα γείωσης κάτω από ένα μικροσκόπιο (αποξείδωση χάλυβα με διάλυμα αλκοόλης 2% νιτρικού οξέος).
Η χρήση μεταλλικού μικροσκοπίου κατέστησε δυνατή τη διαπίστωση της δομής των μετάλλων, του τρόπου με τον οποίο τοποθετούνται μεμονωμένοι κόκκοι στο κράμα, τα μη μεταλλικά εγκλείσματα που περιέχουν κράματα, την αντανάκλαση των ρωγμών στην επιφάνεια των κραμάτων κλπ. Το σχήμα 3 δείχνει μια μικρογραφία χυτοσιδήρου, όπου τα ξεχωριστά εγκλείσματα γραφίτη είναι σαφώς ορατά.
/>
Το Σχ. 3. Γραφίτης σε χυτοσίδηρο (σκούρες εγκλείσεις):
α-χονδρόκοκκο γραφίτη σε κανονικό γκρι χυτοσίδηρο. β-λεπτής πλάκας γραφίτης σε τροποποιημένο γκρι χυτοσίδηρο (0.15% τροποποίηση)? β-σφαιρικά εγκλείσματα γραφίτη σε χυτοσίδηρο τροποποιημένο με μαγνήσιο (× 100).
Ένα μεταλλικό μικροσκόπιο είναι σήμερα ένα από τα όργανα κάθε εργαστηρίου όπου μελετώνται οι ιδιότητες διαφόρων μετάλλων και κραμάτων.
Κρύσταλλο πλέγμα μετάλλων
Γνωρίζετε ήδη κρυστάλλους. Έτσι, για παράδειγμα, όταν μελετάτε το επιτραπέζιο αλάτι, ξέρετε ότι αποτελείται από 8 ξεχωριστούς κυβικούς κρυστάλλους. Η ίδια η λέξη κρύσταλλο προέρχεται από την ελληνική λέξη crystallos, που σημαίνει πάγος. Στο μέλλον, όλα τα συμπαγή σώματα που έχουν ένα συγκεκριμένο γεωμετρικό σχήμα άρχισαν να λέγονται ότι. Στη φύση, η μεγάλη πλειοψηφία των στερεών είναι σε κρυσταλλική κατάσταση. Ο σίδηρος, ως ένα από τα στερεά, σχηματίζει επίσης κρυστάλλους όταν στερεοποιηθεί. Ο κρύσταλλος σιδήρου έχει ένα κυβικό πλέγμα. Ωστόσο, εξετάζοντας μια μεταλλική επιφάνεια κάτω από ένα μικροσκόπιο, δεν θα δούμε αυτό το κανονικό κυβικό σχήμα κρυστάλλων. Το ακανόνιστο σχήμα των κρυστάλλων προκύπτει επειδή στο τήγμα, όταν στερεοποιείται, εμφανίζονται πολλοί μικροσκοπικοί πυρήνες, οι οποίοι σχηματίζουν μεγαλύτερους κρυστάλλους. Όταν οι μεγάλοι αυτοί κρύσταλλοι συγκρουστούν, αρχίζουν να συμπιέζονται, να συμπιέζονται μεταξύ τους. Κατά συνέπεια, ένας τεράστιος αριθμός κρυστάλλων είναι ταυτόχρονα παρόντες στην σκληρυμένη μεταλλική χελώνα. Η παραβίαση του σχήματος τους συμβάλλει όχι μόνο στο γεγονός ότι συνυπάρχουν μεταξύ τους, αλλά και στην άνιση θερμοκρασία σε διάφορα σημεία ψύξης. Οι μεμονωμένοι κρυσταλλικοί κόκκοι στο σκληρυμένο μέταλλο έχουν διαφορετικό σχήμα και μέγεθος. Διαχωρίζονται μεταξύ τους από ένα στρώμα, το οποίο αποτελείται από διάφορα μη μεταλλικά εγκλείσματα. Αυτά τα μη μεταλλικά εγκλείσματα είναι πάντα παρόντα σε μία ή άλλη ποσότητα στο μέταλλο.
Μεταλλική δομή
Το σχήμα 4 παρουσιάζει ένα διάγραμμα του σχηματισμού της κοκκώδους δομής ενός μετάλλου κατά τη διάρκεια της στερεοποίησής του.
Το Σχ. 4. Το πρότυπο ανάπτυξης κρυστάλλου στο στερεοποιημένο τήγμα:
δημιουργούνται α-πυρήνες. β-κρύσταλλοι μεγαλώνουν. οι β-κρύσταλλοι αρχίζουν να πιέζονται ο ένας τον άλλο. Οι μεμονωμένοι κόκκοι ζέονται.
Οι ουσίες που συνθέτουν τον χάλυβα έχουν διαφορετικό σημείο τήξης και, κατά συνέπεια, στερεοποίηση. Για παράδειγμα, ο καθαρός σίδηρος καθίσταται στερεός ήδη σε θερμοκρασία 1539 ° C, και σε συνδυασμό με θείο ή άλλα στοιχεία, η θερμοκρασία στερεοποίησης είναι χαμηλότερη. Επομένως, η μεταλλική στρώση που σκληραίνει πρώτα αποτελείται από τα πιο πυρίμαχα στοιχεία, για παράδειγμα, σίδηρο και άνθρακα. Οι ακαθαρσίες όπως το θείο και ο φώσφορος, δίνουν πιο εύτηκτα κράματα και σκληρύνουν στην τελευταία στροφή. Το θείο και ο φώσφορος είναι επιβλαβείς ακαθαρσίες επειδή η παρουσία τους μειώνει σημαντικά την αντοχή του κράματος, καθιστώντας τον εύθραυστο και ακατάλληλο για τα προϊόντα.
Όταν το κράμα στερεοποιείται, οι ελαφρύτερες ενώσεις του σιδήρου με θείο και φωσφόρο συγκεντρώνονται στο άνω μέρος του πλινθώματος και στερεοποιούνται τελευταία, επομένως το κράμα σιδήρου με φώσφορο και θείο συλλέγεται στο άνω μέρος του πλινθώματος.
Σε κρυστάλλους, τα άτομα κάθε μετάλλου κατανέμονται με μια αυστηρά καθορισμένη σειρά. Δημιουργούν το αποκαλούμενο χωρικό πλέγμα, το οποίο δεν μπορεί να παρατηρηθεί σε κανένα από τα υπάρχοντα μικροσκόπια. Ωστόσο, χρησιμοποιώντας μηχανές ακτίνων Χ και άλλες σύγχρονες συσκευές, μπορεί κανείς να μελετήσει τη διάταξη των ατόμων στο κρυσταλλικό πλέγμα.
Τύποι κρυστάλλων από μέταλλα
Μεταξύ των μετάλλων, οι περισσότερες φορές υπάρχουν τρεις τύποι πλέγματος, για να πρώτα από τα οποία είναι κυβικά κεντραρισμένα στο σώμα. Χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι τα άτομα σε αυτά βρίσκονται στις κορυφές και το κέντρο του κύβου, για παράδειγμα, σε λίθιο, χρώμιο, βανάδιο και άλλα μέταλλα (σχήμα 5, α).
Εικ. 5. Τύποι μεταλλικών κρυστάλλων:
α-κυβικό κέντρο στο κέντρο.
β-κυβικό προσανατολισμό προσώπου.
β-εξαγωνική (σφιχτή συσκευασία).
Για να δεύτερο τύπο (πχ. αλουμίνιο, χαλκός, μόλυβδος, νικέλιο, χρυσός, άργυρος και πλατίνα), τα οποία βρίσκονται στις κορυφές του κύβου και των επιφανειών του.
Τρίτος τύπος - αυτά είναι εξαγωνικά ή εξαγωνικά, πυκνά συσσωρευμένα πλέγματα (Εικ. 5, γ). Βρίσκονται σε μαγνήσιο, ψευδάργυρο, κάδμιο και βηρύλλιο.
Όπως μπορεί να φανεί από το διάγραμμα που φαίνεται στο Σχ. 6, οι πυκνότερες ατομικές συσκευασίες έχουν επικεντρωμένα στο πρόσωπο και εξαγωνικά πλέγματα.
Σχ. 6. Η δομή του μετάλλου.
Στα σημεία πλέγματος, θετικά φορτισμένα ιόντα. Στο κενό υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια.
Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι μερικά μέταλλα, ιδίως σίδηρος, ψευδάργυρος και νικέλιο, μπορούν να υπάρχουν σε διάφορες κρυσταλλικές μορφές, περνώντας από το ένα στο άλλο. Αυτή η μετάβαση συμβαίνει σε διάφορες θερμοκρασίες. Τέτοιες τροποποιήσεις, όταν μία και η αυτή ουσία μπορεί να είναι σε διαφορετικές κρυσταλλικές μορφές, ονομάζονται αλλοτροπικές και οι ίδιες οι ουσίες είναι αλλοτροπικές. Το όνομα "αλλοτροπία" προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις "allos" - άλλο, "tropos" -property.
Ο άνθρακας μπορεί να εμφανιστεί στη φύση με τη μορφή γραφίτη και διαμαντιού και, όπως θυμάστε, ο γραφίτης είναι μια μαλακή ουσία που αφήνει ένα σημάδι στο χαρτί, ενώ το διαμάντι είναι μία από τις πιο δύσκολες φυσικές ουσίες. Τα σημεία τήξης του διαμαντιού και του γραφίτη είναι διαφορετικά.
Η αλλοτροπική τροποποίηση του θείου (ρομβοειδής και πρισματική) είναι γνωστή. Το θειικό θείο σχηματίζεται σε θερμοκρασία κάτω από τους 96 ° C, πάνω από αυτή τη θερμοκρασία περνάει σε πρισματικά. Ανάλογα με την αλλαγή της κρυσταλλικής δομής, αλλάζουν επίσης οι ιδιότητες της ουσίας.
Οι ίδιες αλλοτροπικές αλλαγές παρατηρούνται στο σίδηρο. Έχει ένα πλέγμα ενός κεντρικού κύβου σε θερμοκρασία 910 ° C, και στην περιοχή θερμοκρασιών 910-1390 ° C, λαμβάνει χώρα μια μετάβαση σε μια προσανατολισμένη στο πρόσωπο.
Οι αλλοτροπικοί μετασχηματισμοί του μετάλλου παρατηρούνται εύκολα χρησιμοποιώντας το κασσίτερο ως παράδειγμα. Ο συνηθισμένος ασημί λευκός κασσίτερος έχει ένα πολύπλοκο κρυσταλλικό πλέγμα, το οποίο είναι σταθερό σε θερμοκρασίες άνω των 18 ° C, σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, τα άτομα κασσίτερου στους κρυστάλλους αρχίζουν να ανοικοδομούνται. Η συσκευασία τους (άτομα) καθίσταται λιγότερο ανθεκτική, ο λαμπερός κασσίτερος χάνει τη στιλπνότητα, την ελατότητά του και μετατρέπεται σε εύθραυστο γκρι κασσίτερο με διαφορετικό κρυσταλλικό πλέγμα.
Αυτό το φαινόμενο παρατηρήθηκε εδώ και πολύ καιρό και ονομάστηκε «πανούκλα κασσίτερου», αφού τα προϊόντα κασσίτερου - πλάκες από κασσίτερο, κύπελλα, όργανα στην εκκλησία - μερικές φορές ξαφνικά άρχισαν να καταρρέουν. Η πανούκλα του κασσίτερου ήταν μεγάλη καταστροφή. Δεν ήξεραν πώς να το χειριστούν, επειδή δεν γνώριζαν τους λόγους για την προέλευσή του. Τώρα είναι σαφές σε εμάς ότι εάν ένα προϊόν κασσίτερου "άρρωστο με πανώλη κασσίτερου" θερμαίνεται, τότε οι κρύσταλλοι του γκρίζου κασσίτερου θα αναδιαμορφωθούν σε κρυστάλλους λευκού κασσίτερου, και αποκτά και πάλι μαλακότητα και λευκό χρώμα.
Μεταλλική δομή
Στα κρυσταλλικά διαγράμματα (Σχήμα 5), γραμμές που συνδέουν ένα άτομο μετάλλου με ένα άλλο σύρονται συνηθισμένα στο κρυσταλλικό πλέγμα. Στην πραγματικότητα, δεν υπάρχουν γραμμές που να συνδέουν άτομα στα σημεία πλέγματος. Είναι στοιβαγμένα σφιχτά σε επαφή μεταξύ τους. Στους κόμβους του πλέγματος υπάρχουν θετικά φορτισμένα ιόντα που περιβάλλουν τα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια σθένους των μεταλλικών ατόμων, όπως τα ίδια τα άτομα, βρίσκονται σε συνεχή ταλάντωση. Αλλά εξωτερικά, τα ηλεκτρόνια (σθένος) μπορούν να αφήσουν πιο εύκολα το άτομο τους και να πάνε στο επόμενο. Επομένως, στο κρυσταλλικό πλέγμα υπάρχουν λεγόμενα ελεύθερα ηλεκτρόνια ή ελεύθερο ηλεκτρονικό "αέριο" που είναι εγγενές σε όλο το σύμπλεγμα ατόμων. Έτσι, συμβαίνει η αλληλεπίδραση των ηλεκτρονίων των εξωτερικών κελυφών των μεταλλικών ατόμων. Λόγω αυτής της εξωτερικής αλληλεπίδρασης ηλεκτρονίων, δημιουργείται ένας δεσμός μεταξύ ατόμων μετάλλου και προκύπτουν συνεκτικές δυνάμεις που κρατούν σταθερά τα άτομα μετάλλου στο κρυσταλλικό πλέγμα (Σχήμα 6). Τα ιόντα των ατόμων μετάλλου στο κρυσταλλικό πλέγμα, που περιβάλλεται από κινητά (μη σταθερά) ηλεκτρόνια, ονομάζονται άτομα ιόντων, σε αντίθεση με τα συνήθη ιόντα.
Αυτό που μιλήσαμε για το κρυσταλλικό πλέγμα των μετάλλων σχετίζεται με καθαρά μέταλλα, αλλά γνωρίζουμε ότι στην πράξη χρησιμοποιούνται κυρίως κράματα.
Περιεχόμενα Επόμενη σελίδα \u003e\u003e§ 2. Η δομή των μετάλλων και των κραμάτων και οι μέθοδοι για τη μελέτη της
Κρυσταλλική δομή των μετάλλων. Η μελέτη της εσωτερικής δομής και των ιδιοτήτων των μετάλλων και των κραμάτων πραγματοποιείται από μια επιστήμη που ονομάζεται επιστήμη μετάλλων.
Όλα τα μέταλλα και τα κράματα είναι κατασκευασμένα από άτομα στα οποία τα εξωτερικά ηλεκτρόνια είναι ασθενώς συνδεδεμένα με τον πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα, και αν δημιουργήσετε μια μικρή διαφορά δυναμικού, τα ηλεκτρόνια θα πάνε στον θετικό πόλο, σχηματίζοντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό εξηγεί την ηλεκτρική αγωγιμότητα μεταλλικών ουσιών.
Όλα τα μέταλλα και κράματα στη στερεά κατάσταση έχουν κρυσταλλική δομή. Σε αντίθεση με τα μη κρυσταλλικά (άμορφα) σώματα, στα μέταλλα, τα άτομα (ιόντα) είναι διατεταγμένα σε μια αυστηρά γεωμετρική σειρά, σχηματίζοντας ένα χωρικό κρυσταλλικό πλέγμα. Η αμοιβαία διάταξη των ατόμων στο διάστημα και οι αποστάσεις μεταξύ τους καθορίζονται με ανάλυση διάθλασης ακτίνων Χ. Η απόσταση μεταξύ των κόμβων στο κρυσταλλικό πλέγμα ονομάζεται παράμετρος πλέγματος και μετράται σε angstroms Å (10-8 cm). Οι παράμετροι πλέγματος διαφόρων μετάλλων κυμαίνονται από 2,8 έως 6 Α (Εικ. 23).
α - κυβικό κέντρο στο κέντρο. β - κυβικό προσανατολισμό προσώπου. σε - εξαγωνικό
Για μια οπτική αναπαράσταση της διάταξης των ατόμων σε έναν κρύσταλλο, χρησιμοποιούνται χωρικά σχήματα με τη μορφή στοιχειωδών κρυσταλλικών κυττάρων. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι κρυσταλλικών πλεγμάτων είναι κυβικά κεντραρισμένα στο σώμα, κυβικά προσανατολισμένα προς το πρόσωπο και εξαγωνικά.
Εννέα άτομα βρίσκονται σε ένα κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα. Ένα τέτοιο πλέγμα έχει χρώμιο, βολφράμιο, μολυβδαίνιο, βανάδιο και σίδηρο σε θερμοκρασίες μέχρι 910 ° C.
Υπάρχουν 14 άτομα σε κυβικό πλέγμα με κέντρο το πρόσωπο. Ένα τέτοιο πλέγμα είναι: ο χαλκός, ο μόλυβδος, το αλουμίνιο, ο χρυσός, το νικέλιο και ο σίδηρος σε θερμοκρασία 910-1400 ° C.
Το εξαγωνικό κλεισμένο πλέγμα περιέχει 17 άτομα. Τέτοια πλέγματα είναι: μαγνήσιο, ψευδάργυρος, κάδμιο και άλλα μέταλλα.
Η αμοιβαία διάταξη των ατόμων στο διάστημα, ο αριθμός των ατόμων στο πλέγμα και οι διατοματικοί χώροι χαρακτηρίζουν τις ιδιότητες του μετάλλου (ηλεκτρική αγωγιμότητα, θερμική αγωγιμότητα, εύτηξη, ολκιμότητα κ.λπ.).
Η απόσταση μεταξύ των ατόμων στο κρυσταλλικό πλέγμα μπορεί να είναι διαφορετική σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Επομένως, οι ιδιότητες του κρυστάλλου σε διαφορετικές κατευθύνσεις δεν είναι οι ίδιες. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ανισοτροπία. Όλα τα μέταλλα είναι κρυσταλλικά σώματα, επομένως είναι ανισότροπα σώματα. Τα σώματα των οποίων οι ιδιότητες είναι ίδιες προς όλες τις κατευθύνσεις ονομάζονται ισότροπα.
Ένα κομμάτι μέταλλο, που αποτελείται από πολλούς κρυστάλλους, έχει, κατά μέσον όρο, ιδιότητες οι οποίες είναι ίδιες προς όλες τις κατευθύνσεις, επομένως ονομάζεται οιονεί ισοτροπική (φανταστική ισοτροπία).
Η ανισοτροπία έχει μεγάλη πρακτική σημασία. Για παράδειγμα, με σφυρηλάτηση, σφράγιση, κύλιση στα μέρη, επιτυγχάνεται ο σωστός προσανατολισμός των κρυστάλλων, ως αποτέλεσμα των οποίων επιτυγχάνονται διάφορες μηχανικές ιδιότητες κατά μήκος και κατά μήκος του τμήματος. Χρησιμοποιώντας το ψυχρό έλασμα, επιτυγχάνονται υψηλές μαγνητικές και ηλεκτρικές ιδιότητες σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση του τμήματος.