Дефекты кристаллического строения металлов

Каждый металл имеет свой вид кристаллической решетки. В реальных условиях не всегда кристаллическая решетка имеет правильное строение. На деле это выражается в том, что теоретическая прочность металлов всегда выше реальной, т. к. наличие дефектов в кристаллической решетке снижает прочность. Дефекты подразделяются на следующие типы:

Точечные или вакансии, представляющие собой свободные места в узлах кристаллической решетки, а также дислоцированные и примеси других атомов (рис. 4);

а) б) в)

Рисунок 4 - Точечные дефекты строения кристаллической решетки

металлов:

а) вакансия (атом отсутствует);

б) примесный атом;

в) дислоцированный атом – линейный атом

- линейные или дислокации, представляющие собой нарушения кристаллического строения, связанные с отклонениями реальных кристаллов от идеального состояния и выражающиеся в смещении отдельных участков кристалла (рис. 5). Дислокации возникают в процессе кристаллизации, пластической деформации и т.д.

- поверхностные дефекты. Они чаще всего проявляются на границах зерен, где кристаллическая решетка бывает недостроенной.

- объемные – микротрещины, поры, различные включения. Они образуются в процессе кристаллизации, фазовых превращений, пластической деформации.

Наименее значимыми являются точечные деформации (в виду малости объёмов искаженной решётки, точечные дефеты очень мало влияют на прочность металлов), наиболее значительными – объемные.

Рисунок 5 – Линейный дефект строения кристаллической решетки металла

СПЛАВЫ

Сплавы – это системы, состоящие из нескольких металлов или металлов и неметаллов. min – 2 компонента

max – сколько угодно, хоть вся таблица Менделеева

Сплавы обладают всеми характерными свойствами металлов.

В строительстве применяют сплавы железа с углеродом (сталь, чугун), меди и олова (бронза) и меди и цинка (латунь) и др. на практике термин «металлы» распространяются и на сплавы, поэтому далее он относится и к металлическим сплавам.

Применяемые в строительстве металлы делятся на две группы: чёрные и цветные.

К чёрным металлам относятся железо и сплавы на его основе (чугун и сталь).

Железная руда → чугун → сталь

Сталь – ковкий сплав железа с углеродом (до 2,14 %). От хрупкого чугуна она отличается пластичностью и упругостью.

По химическому составу стали делят на:

- углеродистые

- легированные.

По назначению стали делят на:

- конструкционные (машиностроительные),

- инструментальные

- специальные (нержавеющие, кислотостойкие, жаропрочные и др.).

Чугун – сплав железа с углеродом (более 2,14% до 6,67%), содержащий примеси кремния, марганца, фосфора, серы и др. Он является как конструкционным материалом, так и промежуточным продуктом при производстве стали. В зависимости от строения и состава чугун бывает белый, серый и ковкий.

К цветным металлам относятся все металлы и сплавы на основе алюминия, меди, цинка, титана.