ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структура металлов и ее влияние на коррозионные процессы из "Коррозия и защита от коррозии " Механизм образования поверхностных соединений, их адгезия к металлу и свойства влияют на процесс коррозии. В свою очередь эти показатели во многом определяются структурой и составом металла. [c.22] Большинство металлов за исключением металлических стекол имеют кристаллическую структуру. В узлах кристаллической решетки расположены положительно заряженные ионы, а электроны свободно перемещаются в металле. [c.22] Наименьшая часть пространственной решетки, которой присущи все свойства симметрии решетки в целом, называется элементарной ячейкой. Если эта ячейка является кубом, то и соответствующая ей решетка будет кубической. Простой кубической решеткой называется такая решетка, у которой атомами или ионами заняты лишь вершины ее элементарных ячеек. Такой тип решетки имеют, например, кристаллы поваренной соли Na l. [c.22] Решетка, у которой кроме вершин атомом или ионом занят центр, называется объемноцентрированной. Такое кристаллическое строение имеют литий, натрий, калий, ванадий, хром, а-железо (при температурах до 900 °С). [c.22] Гексагональная ячейка имеет в основании шестиугольник. По такому принципу кристаллизуются бериллий, марганец, кадмий, титан и др. [c.23] В ряде случаев кристаллографическая структура определяет коррозионную устойчивость металлов и их сплавов. [c.23] Реальные металлические материалы, как правило, являются по-ликристаллическими, то есть состоят из множества отдельных кристаллов, которые в общем случае имеют неправильную форму и называются кристаллитами или зернами. В отличие от идеальных кристаллов, в которых атомы кристаллической решетки расположены строго периодично, реальные кристаллы всегда имеют нарушения регулярности структуры (разупорядоченность), которые называются дефектами. Основными причинами отсутствия у реальных конструкционных металлических материалов идеального кристаллического состояния являются неравновесные условия кристаллизации металла, присутствие в его составе легирующих и примесных элементов, деформация кристаллической решетки вследствие воздействия на нее в процессе изготовления изделий механических, термических, радиационных и других факторов. [c.23] Существует четыре основные типа точечных дефектов — вакансии, примесные атомы замещения и внедрения, дислоцированные атомы, дефекты Френкеля. Вакансии (рис. 2Л,а) являются наиболее часто встречающимися точечными дефектами и представляют собой свободные узлы в кристаллической решетке. [c.24] Техничес1си чистые металлы, к которым относятся конструкционные материалы, всегда содержат в структуре примесные атомы внедрения и/или замещения (рис. 2.1, г), являющиеся дефектами не только физической, но и химической природы. Примесные атомы замещения располагаются в узлах кристаллической решетки, замещая атомы основного металла. Примесные атомы внедрения располагаются в междоузлиях кристаллической решетки (рис. 2.1, г). При образовании сплавов атомы внедрения появляются в том случае, если отношение атомных диаметров растворенного и основного металлов не превышает 0,59. [c.25] К похожим дефектам относятся дислоцированные атомы (рис. 2.1, б) — атомы основного металла, смещенные из своих равновесных положений в междоузельные пространства. Преимущественными местами расположения дислоцированных атомов являются пустоты наибольшего объема, поскольку в этом случае искажения решетки будут минимальны. [c.25] Образование вакансий и дислоцированных атомов может происходить одновременно. В этом случае образуются парные дефекты, называемые дефектами Френкеля (рис. 2.1 в). Энергия, необходимая для их образования, существенно выше, чем энергия, необходимая для образования индивидуальных вакансий или дислоцированных атомов, вследствие чего концентрация дефектов Френкеля в металлических материалах гораздо ниже, чем остальных точечных дефектов. [c.25] Точечные дефекты играют существенную роль в процессах диффузии ионов металла при образовании поверхностных оксидных пленок. [c.25] При легировании ионы легирующего компонента могут входить в решетку основного металла, образуя твердые растворы замещения или вытеснения. [c.25] Линейными (одномерными) дефектами кристаллической решетки являются дислокации. Дислокации возникают как в процессе затвердевания охлаждающегося металла, так и при механических или иных воздействиях на металл. В конструкционных материалах дислокации образуют сплошные сетки. В зависимости от условий изготовления металлических изделий плотность дислокаций в них может изменяться от 10 -10 см (в хорошо отожженных материалах) до 10 -10 см (в пластически деформированных материалах). Средняя плотность дислокаций в поликристаллических материалах составляет 10 -10 см . [c.25] В реальных металлических материалах количество дислокаций таково, что они образуют сплошную трехмерную сетку с узлами, в которых происходит пересечение отдельных дислокаций. Расстояние между узлами сетки дислокаций оценивается как 10 см. [c.26] Основная часть металлических конструщионных материалов производится путем выплавки, технологии осуществления которой многоступенчаты и определяются требуемыми свойствами производимого материала. Общей чертой процессов выплавки металлов и сплавов является нагрев рудных материалов и полуфабрикатов до высоких температур, превышающих температуру плавления наиболее тугоплавкого компонента, и последующее охлаждение до температуры затвердевания и далее до комнатной температуры. Зависимость температур плавления элементов от их номера в периодической системе Менделеева приведена на рис. 2.4. [c.27] Процесс затвердевания жидкого металла сопровождается изменением его агрегатного состояния с жидкого на твердое. Структура ближнего порядка, когда упорядоченное расположение атомов распространяется только на наиболее близких соседей (характерно для жидких тел или твердых тел, находящихся в аморфном состоянии), изменяется при этом на структуру дальнего порядка, когда практически во всем объеме материала соблюдается регулярное расположение атомов (характерно для кристаллических твердых тел). [c.27] Объем тела при его затвердевании уменьшается на 2-6%, что является следствием уменьшения межатомных расстояний. Эффект тем больше, чем более компактная решетка характерна для затвердевшего металла. [c.29] Вследствие уменьшения объема металла при его затвердевании в структуре реального слитка, как правило, присутствуют макродефекты—трещины, раковины, полости. Кроме макродефектов затвердевший металл содержит большое количество микродефектов — вакансий, дислокаций, дефектов упаковки, границ раздела. [c.29] Вернуться к основной статье