ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Строение реальных металлов из "Материаловедение " Реальные металлы, которые используют в качестве конструкционных материалов, состоят из большого числа кристаллов неправильной формы Эти кристаллы называют зернами или кристаллитами, а строение - поли-кристаллическим или зернистым. Существующие технологии производства металлов не позволяют получить их идеальной чистоты, поэтому реальные металлы содержат примесные атомы. Любой металл, содержащий 99,9%, -химически чистый, 99,99%,- высокочистый, 99,999%.- сверхчистый Атомы любых примесей по своим размерам и по своему строению резко отличаются от атомов основного компонента, поэтому силовое поле внутри реального металла и его строение сильно отличаются от теоретического Дефекты кристаллического строения подразделяются по геометрическим признакам на поверхностные, точечные и линейные. [c.9] Поверхностные дефекты представляют собой поверхности раздела между отдельными зернами или субзернами в поликристаллическом металле к ним относятся также дефекты упаковки. [c.9] В результате нарушенного строения границы ослабляю или упрочняют -чета-тл, что приводит соответственно к межкрпсталлитному (межзеренно-му) или транскристаллитному (по телу зерна) разрушению. Под действием высоких температур металл стремится уменьшить поверхностную энергию границ зерен за счет роста зерен и сокращения протяженности их границ. [c.10] При химическом воздействии границы зерен оказываются более активными и вследствие этого коррозионное разрушение начинается по границам зерен (это лежит в основе микроанализа металлов при изготовлении шлифов). [c.11] Есть еще один источник поверхностного искажения кристаллического строения металла. Если рассмотреть зерно при большом увеличении, то окажется, что внутри его имеются участки разориентированные друг относительно друга на угол 15. ..30. Такая структура называется блочной или мозаичной, а области - блоками мозаики (рис. 5, б). [c.11] Свойства металлов будут зависеть как от размеров блоков и зерен, так и о г их взаимной ориентации. [c.11] Изучение строения металлов с помощью рентгеноструктурного анализа и электронного микроскопа позволило установить, что внутреннее кристаллическое строение зерна или блока не является правильным. В кристал-личес.ких решетках реальных металлов существуют дефекты, которые нарушают связи между атомами и оказывают влияние на свойства металлов К ни.м относятся точечные и линейные дефекты. [c.11] Точечные дефекты малы в трех измерениях и размерами приближаются к точке. Виды этих дефектов приведены на рис.6. [c.11] Наличие вакансий в решетке сообщает атомам подвижность, т е. позволяет им перемещаться в процессе самодиффузии и диффузии, и тем самым оказывает влияние на такие процессы, как старение, выделение вторичных фаз и т п. [c.13] Другими точечными дефектами являются дислоцированные атомы (дефект Френкеля), т е. атомы собственного металла, вышедшие из узла решетки и занявшие место где-то в междоузлии. При этом на месте переместившегося атома образуется вакансия. Концентрация таких дефектов невелика, т.к. для их образования требуется существенная затрата энергии. [c.13] В любом металле присутствуют чужеродные атомы примесей. Примесные атомы занимают в кристаллической решетке либо места основных атомов (замещение), либо внедряются внутрь ячейки (внедрение). [c.13] Вокруг точечных дефектов нарушается правильность кристаллического строения, силовое поле атомов во всех направлениях. [c.13] Линейные дефекты малы в. двух измерениях, в третьем они могут достигать длины кристалла (зерна). К линейным дефектам относятся цепочки вакансий, межузельных атомов и дислокации. Дислокации являются особым видо.м несовершенств в кристаллической решетке. С позиции теории дислокаций рассматриваются прочность, фазовые и структурные превращения. [c.13] Дислокацией называется линейное несовершенство, образующее внутри кристалла зону сдвига. [c.13] К основным видах дислокаций относятся краевые и винтовые (рис.7). [c.13] Краевая дислокация образуется, если внутри кристалла появляегся лишняя полуплоскость атомов, которая называется экстраплоскостью. Ее край М создает линейный дефект peuienai, который называется краевой дислокацией. Условно принято, что дислокация положительная, если она находится в верхней части кристалла и обозначается знаком .L , если дислокация находится в нижней части - отрицательная ( у ). Дислокации одного и того же знака отталкиваются, а противоположного - притягиваются. Под воздействием напряжения краевая дислокация может перемещаться по кристаллу (по плоскости сдвига), пока не достигнет границы зерна (блока). При этом образуется ступенька величиной в одно межатомное расстояние. [c.13] Дислокации наряду с другими дефектами участвуют в фазовых превращениях, рекристаллизации, служат готовыми центрами при выпадении второй фазы из твердого раствора. Вдоль дислокаций скорость диффузии на несколько порядков выше, чем через кристаллическую решетку без дефектов. Дислокации служат местом концентрации примесных атомов, в особенности примесей внедрения, так как это уменьшает искажения решетки. Примесные атомы образуют вокруг дислокации зону повышенной концентрации, которая мешает движению дислокаций и упрочняет металл. [c.14] Все перечисленные дефекты кристаллического строения приводят к появлению внутренних напряжений. По величине объема, где они уравновешиваю гся,различают напряжения I, II и III рода. [c.14] Внутренние напряжения I рода - это зональные напряжения, возникающие между отдельными зонами сечения или между отдельными частями детали. К ним относятся термические напряжения, которые появляются при ускоренном нагреве и охлаждении при сварке, термической обработке. [c.14] Вернуться к основной статье