Атомно-кристаллическое строение металлов

В

Элементарная атомно-кристаллическая решетка

се металлы в твердом состоянии имеют строго закономерное расположение атомов в пространстве

плоская

объемная

Существует 14 типов атомно-кристаллических решеток, но наиболее распространенны 3 типа

1. Кубическая объемно-центрированная (ОЦК)

V (ванадий), Mo, Cr

Ta, W, Nb (ниобий)

Ti_, Fe_

2. К убическая гранецентрированная (ГЦК)

Cu, Al, Pb, Ag

Au, Ni, Coβ, Feγ

3. Г ексагональная плотноупакованная (ГПУ)

Mg, Zn, Cd

Tiα, Coα, Tl (таллий)

Be, Os (осмий)

К ристаллическая решетка характеризуется параметром (периодом) кристаллической решетки (а, с = 0,2…0,7 нм), нм = 10^-9 м или ангстрем 1А = 0,1 нм.

Образование кристаллической решетки атомами металлов обусловлено наличием между ними металлической связи. Силы притяжения уравновешиваются силами взаимного отталкивания ионов между собой, а также силами взаимного отталкивания, вызываемыми движением электронов.

Аллотропия (полиморфизм)

А ллотропией называется явление изменения формы кристаллической решетки металла при нагреве или охлаждения (Fe, Co, Ti)

Fe: до 911°C – ОЦК (Feα)

от 911°C до 1400°C – ГЦК (Feγ)

от 1400°C до 1539°C – ГЦК (Feδ с другим размером а)

Свойства металлов и сплавов

1. Физические (tпл., , электропроводность, теплопроводность).

2. Механические (твердость: НВ, НR; прочность: σв, σи, σсж, σкр;

Относительное удлинение: δ; ударная вязкость КСИ [Дж/м²], модуль упругости: Е [Н/м²])

3) Технологические (литейные: жидкотекучесть, усадка и др., ковкость и штампуемость, свариваемость, закаливаемость, обрабатываемость резанием)

3. Эксплуатационные (износостойкость, усталостная прочность: (выносливость) антифрикционность, вибростойкость

Дислокационная структура и прочность металлов

Выявляемая в процессе испытаний прочность металлов, называемая фактической или технической, на 2…3 порядка ниже их теоретической прочности, которой обладает бездефектный металл. Это объясняется наличием в реальном металле концентраторов напряжений, металлургических дефектов и дефектов кристаллической решетки, важнейшими из которых являются дислокации.

Т очечные дефекты в кристаллической решетке

Вакансии Атом внедрения Примесный атом внедрения

Наиболее распространенными и очень важными с точки зрения формирования прочностных свойств металлов являются дефекты, имеющие протяженность только в одном направлении, или линейные дефекты. Их принято называть дислокациями: распространены краевые, линейниые и винтовые дислокации.

В то же время значительное увеличение плотности дислокаций в металлах приводит к повышению их прочностных свойств (например, при ОМД).

Пластическая деформация металла осуществляется главным образом в результате движения дислокаций.

Схема пластической деформации отдельного зерна