Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Кристаллическое строение металлов и сплавов

Металлы и сплавы имеют кристаллическое строение. Поскольку процесс затвердевания расплавленного металла протекает одновременно с очень большим количеством центров кристаллизации, то металл состоит не из одного кристалла (далее "кристалл" - "К"), а из множества "К", зерен, или кристаллитов.

Как известно, идеальным "К" есть тело, у которого внешняя поверхность состоит из плоских граней, пересекающихся под определенными углами. Зерна, или кристаллиты, отличаются от идеальных "К" своей различной формой внешней поверхности через взаимное столкновение при росте их из расплава. Однако те и другие имеют общность, которая заключается в закономерном взаимном расположении атомов. Расположение атомов в "К" условно принято изображать в виде пространственных схем - элементарной "К" ячеек. Под элементарным кристаллическим ячейками подразумевается наименьшее количество атомов, которые при многократном повторении в пространстве образуют пространственную кристаллическую решетку (рис. 1.1).

Существует несколько типов кристаллических решеток. Для металлов характерны три типа решеток (рис. 1.2): кубическая (объемноцентрированная 1 и гранецентрированная 2) гексагональная 3 и тетрагональная 4. Размеры решетки характеризуются параметрами, то есть периодами повторяемости. Параметры измеряются в килоиксах (КВ = 1,00202 A; A = 1 • 10-8 см) и в среднем находятся в пределах 2,8 - 6,0 КВ. Кубические решетки имеют один параметр а равен длине ребра куба, гексагональные и тетрагональные решетки характеризуются двумя параметрами а и с.

Кубическую объемноцентрированную решетку имеют a-железо, ванадий, вольфрам, молибден, ниобий и др.; кубическую гранецентрированную - y-железо, алюминий, свинец, никель, медь и др..; Гексагональную - цинк, магний a-титан, a-кобальт и др.; тетрагональные - марганец, олово.

Схема расположения атомов в пространстве кристаллической решетки
Рисунок. 1 Схема расположения атомов в пространстве кристаллической решетки

Для обозначения различных плоскостей и направлений в "К" принята система индексации. Для определения плоскостей скольжения в "К" выбираются оси, параллельные ребрам элементарной кристаллической ячейки. Для кубических решеток индексация плоскостей обозначается тремя цифрами, записанными в круглые скобки. Этими цифрами есть целые числа, пропорциональные обратной величине отрезков, отсекаются плоскостью на координатных осях. За единицу измерения отрезков берется длина ребра куба. На рис. 3 показаны некоторые плоскости, проведенные в кубическом элементарной ячейке со своими обозначениями.

Элементарные кристаллические ячейки
Рисунок. 1.2 Элементарные кристаллические ячейки

Для определения кристаллографического направления линия, соответствующая этому направлению, проводится через начало координат, на этой линии выбирается любая точка и определяются его координаты; за единицу измерения берется параметр решетки. Далее определяются наименьшие целые числа, пропорциональные этим координатам. Эти цифры, взятые, в квадратные скобки являются индексами направления. На рис. 1.3, а, б дано схематическое изображение основных направлений в кубической элементарной ячейке и их обозначения.

Некоторые плоскости и направления в кубической объемноцентрированной решетке
Рисунок 1.3. Некоторые плоскости и направления в кубической объемноцентрированной решетке и их обозначения.

Пространственное расположение атомов в "К" приводит к различным расстояний между ними, а также к их различной плотности в определенных плоскостях и направлениях. Из рис. 1.2 видно, что в заштрихованных кристаллографических плоскостях (100), (110), (111), (112) и направлениях [111], [101], [100] количество атомов, расстояние между ними, а следовательно, и их плотность разные.

Как известно, механические, физические и химические свойства кристаллов определяются взаимодействием атомов между собой. Но поскольку расстояние в "К" между атомами и их взаимное расположение в различных направлениях различны, то свойства его в разных направлениях будут неодинаковы.

Страница 1 из 2. Читать далее >>

Источник [1] → список литературы.


Вернуться в начало раздела: Обработка металла давлением (ОМД)
Вернуться на главную: Черная металлургия