DR INŻ. ANDRZEJ WIECZOREK

Czyste metale są w technice stosowane
stosunkowo rzadko.
Wyjątki to m.in. Cu, Al., Sn, Zn, Pb, Ti, W

Powszechne zastosowanie znajdują stopy

metali – w wielu przypadkach wykazujące

lepsze właściwości niż czyste metale.

Stopy

są substancjami dwu- lub

wieloskładnikowymi, makroskopowo

wykazującymi własności metaliczne.

Co najmniej jeden z głównych składników

stopu jest metalem, W KTÓRYM

ROZPUSZCZONE SĄ INNE PIERWIASTKI (metali i

niemetali).

Metale charakteryzują się wiązaniem

metalicznym. Układy wieloskładnikowe złożone

z więcej niż jednego pierwiastka,

charakteryzujące się przewagą wiązania

metalicznego tworzą stopy metali.

Właściwości metali i ich stopów:



dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne



połysk metaliczny, polegający na odbijaniu

promieni świetlnych od wypolerowanej

powierzchni



plastyczność, czyli zdolność do trwałych

odkształceń pod wpływem przyłożonych naprężeń



Fazą nazywa się jednorodną pod względem

właściwości część układu, oddzieloną od

pozostałej granicą rozdziału, przy

przekroczeniu której następuje wyraźna

zmiana właściwości.



Faza, która w strukturze materiału jest w

ilościowej przewadze nazywana jest osnową.



Stop zbudowany z jednego rodzaju ziarn
nazywa się jednofazowym



Stop zbudowany z kilku rodzajów faz nazywa
się wielofazowym ( przy dwóch fazach –
dwufazowy).



METALE I STOPY MAJĄ UPORZĄDKOWANĄ
BUDOWĘ ATOMOWĄ (w postaci figur
geometrycznych)

Stopy metali są wytwarzane głównie przez

topienie co najmniej dwóch składników i

krystalizację ze stanu ciekłego.

W wyniku tych procesów z cieczy, będącej

zwykle roztworem wszystkich składników,

mogą powstać następujące fazy:



roztwory stałe



związki chemiczne (tlenki, siarczki)



fazy międzymetaliczne i międzywęzłowe



mieszaniny faz.



Metal czysty lub odmiana alotropowa



Roztwór stały stanowi jednorodna faza o wiązaniu
metalicznym i strukturze krystalicznej o
właściwościach typowo metalicznych.



Metal, którego atomy występują w sieci w
przewadze, jest rozpuszczalnikiem.



Drugi składnik jest nazywany pierwiastkiem
rozpuszczonym.



Międzywęzłowe i różnowęzłowe



Ciągłe (o nieograniczonej rozpuszczalności) i
graniczne ( o ograniczonej rozpuszczalności)



Podstawowe i wtórne (kiedy rozpuszczalnikiem
jest faza międzymetaliczna)

ekspansja sieci kontrakcja sieci

Atomy

metalu

rozpuszczonego

B

zajmują

przypadkowo

dowolne węzły w sieci
krystalicznej

metalu

rozpuszczalnika

A

.

Atomy pierwiastka

rozpuszczonego

B

są

usytuowane w

sposób

nieuporządkowany w
przestrzeniach
międzywęzłowych sieci
metalu rozpuszczalnika

A

.



elektrowartościowość ujemna,



typ sieci,



wielkość atomów,



względna wartościowość



Całkowita wzajemna rozpuszczalność w stanie
stałym występuje w przypadku, gdy stosunek
promieni atomowych jest mniejszy od 1,08,



gdy stosunek ten jest większy od 1,15, tworzą
się roztwory graniczne, o stężeniu metalu
rozpuszczonego zwykle mniejszym od 1%



Roztwory stałe powstają wtedy, gdy

niewielka jest różnica

elektrowartościowości składników. W

innym przypadku powstają fazy

międzymetaliczne np.. FeCr (sigma),

Fe

2

W(Lavesa)



Powstawanie roztworów stałych ciągłych

jest możliwe gdy obydwa składniki mają

ten sam typ struktury krystalicznej; w

przeciwnych przypadkach mogą się tworzyć

roztwory stałe graniczne.

Fazy międzywęzłowe tworzą się pomiędzy

pierwiastkami

przejściowymi,

a

metaloidami o małej średnicy atomów: C,

B, N, O, H

Tworzone są przez pierwiastki, które mają

niecałkowicie

zapełnioną

elektronami

podpowłokę d przedostatniej powłoki (n-1)



Węgliki proste MC – np. NbC, TiC, WC, VC



Węgliki złożone: M

2

C, M

3

C, M

7

C

3

M

23

C

6,

M

6

C

(gdzie M= pierwiastki przejściowe, np.. Fe,

Cr, Mo, V, W, Mn, Nb, Ti)



Przykłady azotków: TiN, VN, CrN, MnN, NbN,
ZrN



Złożone- Ti

2

N, V

2

N, Cr

2

N



węglikoazotki – typu MX – istnieje często
nieograniczona wymienność atomów C i N,



Np.. V(C,N), Ti(C,N), Nb(C,N)

W przypadku nieograniczonej rozpuszczalności obydwu składników w stanie
stałym w całym zakresie stężeń (od 0 – 100%),

roztwór stały jest roztworem stałym ciągłym

Jeżeli stężenie składnika
rozpuszczonego jest
ograniczone w pewnym
zakresie temperatury i
stężenia, roztwór stały
jest nazywany

roztworem stałym
granicznym.

DZIĘKUJĘ ZA

UWAGĘ !!!