Тема «Кристаллическое строение металлов»

Вопросы:

1 Виды элементарных кристаллических решеток

2 Аллотропия металлов

1 Виды элементарных кристаллических решеток

Металлы, как и все тела, состоят из атомов, которые располагаются определенным образом.

Проведем между атомами связующие линии. Образовалась решетка, которую назвали кристаллической. Следовательно, в основе строения металла лежит кристаллическая решетка.

Наименьшее расстояние между двумя атомами кристаллической решетки называется ее параметром. Обозначаются a, b, c, d .

Параметры измеряются в ангстремах 1А=1 см

Атомы в кристаллической решетке расставляются закономерно, т.е. по определенным законам, которые можно определить.

Для определения закона расположения атомов берется наименьшее количество атомов, которое при однократном повторении по всем направлениям воспроизводит всю кристаллическую решетку в целом.

На данной решетке это четыре атома с параметром a.

Наименьшее количество атомов, определяющих закон расположения их в пространстве, называется элементарной кристаллической решеткой.

Элементарные кристаллические решетки подразделяются на следующие виды:

1 вид: кубическая элементарная кристаллическая решетка

В этой решетке закон расположения следующий: по вершинам куба с параметром a.

2 вид: кубическая объемно центрированная элементарная кристаллическая решетка – она имеет сокращенное название – ОЦК.

Закон расположения следующий: по вершинам куба с параметром b и на пересечении диагоналей внутри куба.

3 вид: кубическая гранецентрированная элементарная кристаллическая решетка – ГЦК.

Закон расположения следующий: по вершинам куба с параметром c и на пересечении диагоналей каждой грани куба.

4 вид: гексагональная кристаллическая решетка

с/а - степень гексагональности; const = 1,633

2 Аллотропия металлов

Каждый металл имеет свою конкретную кристаллическую решетку, но некоторые металлы – железо (Fe), никель (Ni) – при их нагреве или охлаждении способны изменить свою кристаллическую решетку.

Способность металла изменять кристаллическую решетку при изменении температуры (t) называется аллотропией.

Проследим аллотропию на примере железа. Для этого рассмотрим график «Аллотропная кривая железа (Fe)».

Железо (Fe) нагревали до жидкого состояния, затем охлаждали до комнатной температуры.

В точке а железо (Fe) находится в жидком состоянии L.

Каждая ступень показывает определенные превращения, происходящие в железе (Fe).

При t = 1539 , Fe переходит в твердое кристаллическое состояние, т.е. идет процесс кристаллизации Fe.

В точке 1 – начало кристаллизации Fe, в точке - конец. За время t .

В процессе кристаллизации Fe приобретает решетку ОЦК.

Fe с решеткой ОЦК называется - Fe (дельта- железо).

При t = 1392 , Fe изменяет кристаллическую решетку, ОЦК ГЦК.

Точка 2 –начало изменения кристаллической решетки, - конец. За время t .

Fe с ГЦК называется - Fe (гамма-железо).

При t = 911 , Fe вновь изменяет кристаллическую решетку, ГЦК ОЦК

В точке 3 –начало, - конец изменения кристаллической решетки. За время t .

Fe с ОЦК решеткой называется - Fe (бета-железо).

При t = 768 , решетка остается ОЦК, но изменяется ее параметр, т. е ОЦК ОЦК .

В точке 4 –начало в точке - конец изменения параметра. За время t .

Fe с ОЦК называется - Fe (альфа-железо).

Изменения кристаллической решетки изменяет и свойства железа. Например - Fe обладает магнитными свойствами.

- Fe немагнитно.

- Fe обладает максимальной пластичностью, что используется при его ковке.

- Fe немагнитно.

t = 768 называется точкой Кюри