Początek formularza

1.          Tekstury spotykane w metalach i stopach, warunki ich powstawania.

Tekstura-tendencja do ustawienia poszczególnych ziaren w pewien  zorientowany, uprzywilejowany sposób; tworzenie uprzywilejowanych orientacji polega na ustawieniu się ziaren określonym kierunkiem krystalograficznym równolegle do osi  w  pręcie powierzchni w  blachach, a kierunkiem do kierunku walcowania.

W metalach występują tekstury  dwojakiego rodzaju, różniące się pochodzeniem i orientacją :

-tekstura odkształcenia - powstaje  przez obrót ziaren w wyniku silnego kierunkowego odkształcenia  ( walcowanie, )

-tekstura wyżarzania ( rekrystalizacji ) - tworzy się w procesie rekrystalizacji.

Tekstury wywierają wpływ na własności materiałów, który jest związany z anizotropią własności kryształów. Jeśli większość ziaren w materiale przyjmie uprzywilejowaną orientację to nabędzie kierunkowych własności . Anizotropia własności jest często zjawiskiem niekorzystnym zwłaszcza w blachach do głębokiego tłoczenia, gdyż na skutek niekorzystnego wydłużenia tworzą się przy tłoczeniu „ośle uszy” w kierunkach o większym wydłużeniu. Z tego względu tekstury są zjawiskiem niekorzystnym, gdyż nierównomiernie się odkształcają.

2.          Anizotropia własności metali i stopów, przyczyny występowania.

W ciałach krystalicznych, gdzie następstwem uporządkowanego rozmieszczenia atomów jest wyraźna zależność odległości między atomami od kierunku względem głównych osi krystalograficznych. W rezultacie niektóre własności zmieniają się wraz z kierunkiem badania. Taką zależność własności makroskopowych jednorodnego ciała od kierunku badania nazywamy anizotropią. Przykładem własności anizotropowych w ciałach krystalicznych są: twardość, rozszerzalność cieplna, przewodnictwo elektryczne, i cieplne, moduły sprężystości, granica plastyczności, wydłużenie, własności magnetyczne. W monokryształach anizotropię wykorzystuje się głównie do badań laboratoryjnych.

3.          Defekty punkowe, rodzaje, powstawanie i znikanie, wpływ na własności.

Defekty punktowe można podzielić na:

                       wakaneje - powstają one w wyniku nie obsadzenia węzła sieci kryształu przez atom; są  zaliczane do  defektów  termodynamicznie  trwałych,  a  ich  równowagowa koncentracja zależy od temperatury i podlega prawu Boltzmanna. Po osiągnięciu równowagowej koncentracji wakancji kryształ ma minimalną energię swobodną, co sprzyja samorzutnemu dążeniu do stadu równowagi; może ona być jednak osiągnięta tylko wówczas, gdy defekty punktowe wykazują odpowiednią ruchliwość, czyli dyfundują dostatecznie szybko.

                       atomy międzywęzłowe cechują się tym, że w sieci krystalicznej zbudowanej z identycznych atomów (lub o zbliżonych średnicach) jeden z nich znajduje się między węzłami sieci kryształu, powodując przesunięcie sąsiednich atomów z ich położenia równowagi (defekty tego rodzaju w odniesieniu do kryształów jonowych są zwane defektami  Frenkla);  mogą  powstawać  parami  wraz  z  wakancjami  na  skutek oddziaływania  sieci  z fononami,  ale  częściej  przyczyną ich powstawania jest odkształcenie  plastyczne  lub  naświetlanie  metalu  promieniami  jonizującymi. Obecność w/w defektów powoduje zwiększenie oporności elektrycznej.

                       atomy domieszek w położeniach międzywęzłowych, czyli lukach; są to atomy o średnicach atomowych znacznie mniejszych od atomów osnowy;

                       atomy domieszek - substytucyjne, znajdujące się w węzłach sieci i zastępujące atomy osnowy; są to atomy o średnicach zbliżonych do atomów osnowy. Czynnikiem wpływającym na zniekształcenie sieci w przypadku atomów domieszek są różnice wielkości atomów, przy czym atomy o większych promieniach atomowych powodują zwykle rozszerzenie sieci, a atomy mniejsze - skurcz. Duże zniekształcenie  sieci  towarzyszące  obecności  atomów  domieszek  w  lukach międzyatomowych powoduje ograniczenie rozpuszczalności tych domieszek.

                       defekty złożone, np.: atom domieszki związany z wakancją, diwakancja (podwójna wakancja) lub skupisko większej liczby wakancji.

4.          Dyslokacje, ich podział, ruch dyslokacji, wpływ własności metali.

Dyslokacje zostały wprowadzone do fizyki ciała stałego w celu wytłumaczenia mechanizmu odkształcenia plastycznego, a zwłaszcza rozbieżności między teoretyczną i rzeczywistą granicą plastyczności metali (rozbieżność jest rzędu 1000 razy). Defekty  liniowe  mają jeden  wymiar  -  długość.  Dyslokacje  wprowadzają  pewne nieregularności w ułożeniu atomów, co ułatwia ich przesuwanie się względem siebie pod wpływem naprężeń; są też ośrodkami nagromadzenia energii odkształcenia.

Dyslokacje krawędziowe - są równoznaczne z rozcięciem kryształu wzdłuż określonej płaszczyzny  atomowej  na  pewną  głębokość  i  usunięciem  lub  wstawieniem  jednej płaszczyzny. Wówczas krawędź dodatkowej płaszczyzny jaka powstanie stanowi dyslokację krawędziową. Dyslokacja śrubowa - powstaje, gdy wszystkie atomy na części płaszczyzny poślizgu zostaną przesunięte o jedną odległość atomową w tym samym kierunku, równolegle do granicy tego przesunięcia. Płaszczyzny atomowe prostopadłe do linii dyslokacji tworzą powierzchnię śruby, a dyslokacja śrubowa jest osią tej śruby. W zależności od kierunku skręcenia płaszczyzn atomowych dyslokacje śrubowe mogą być prawo- lub lewoskrętne. Dyslokacje możemy opisać jednoznacznie, jeśli podamy położenie linii dyslokacji wewnątrz kryształu oraz orientację ich wektorów Burgersa. Położenie odcinka dyslokacji można wyrazić za pomocą wektora stycznego, natomiast orientację każdego odcinka określa kąt między wektorem stycznym i wektorem Burgersa b. Wektor Burgersa tej samej dyslokacji ma wartość stałą i wskazuje kierunek i wielkość przesunięcia atomów przy powstaniu lub ruchu dyslokacji.

Dyslokacje mogą się przemieszczać przez poślizg, pod wpływem naprężeń stycznych oraz przez wspinanie pod wpływem naprężeń normalnych  i  w odpowiednio wysokiej temperaturze. Dyslokacje  krawędziowe  mają  możność  ślizgania  się  w  płaszczyźnie  poślizgu wyznaczonej przez wektor Burgersa i linię dyslokacji, podczas gdy dyslokacje śrubowe mogą ślizgać się w każdej  płaszczyźnie przechodzącej  przez linię dyslokacji, gdyż jest ona równoległa do wektora Burgersa. Poślizg taki nazywa się poprzecznym. Wspinanie powoduje ruch dyslokacji krawędziowych w kierunku prostopadłym do płaszczyzny poślizgu i jest związane z ruchem dyfuzyjnym wakancji do (lub od) krawędzi dyslokacji. Cechuje się ono tym, że proces następuje atom po atomie.  Wspinanie może wydłużać ekstrapłaszczyznę i w tym przypadku nazywane jest ujemnym lub wydłużać i wtedy nazywa się dodatnim.

5.          Granice ziarn, rodzaje, wielkości ziarn, i ich określanie.

Granica ziarn - wewnętrzna powierzchnia graniczna oddzielająca dwa kryształy o takim samym składzie chemicznym, różniące się tylko orientacją i krystalograficzną. Granice ziarn zalicza się do defektów powierzchniowych dwuwymiarowych struktury krystalicznej.

Pod względem budowy granice ziarn można podzielić na: - granice ziarn małego kąta; - granice ziarn dużego kąta;

Szczególnym przypadkiem granic ziarn dużego kąta są granice bliźniacze, które tworzą się przy ściśle określonej dezorientacji ziarn, tak że granica (płaszczyzna bliźniacza) jest symetrycznie nachylona do określonej płaszczyzny krystalograficznej o niskich wskaźnikach w obydwóch kryształach.

W zależności od wzajemnej orientacji ziarn rozróżniamy:  -  granice daszkowe (oddzielające ziarna mające wspólny kierunek krystalograficzny równoległy do granicy); -  granice skręcania (oddzielające ziarna mające wspólny kierunek krystalograficzny prostopadły do granicy).

6.          Rozrost ziarn, przyczyny, przebieg, zapobieganie.

Wszystkie ziarna dążą do uzyskania stanu jak najbardziej stabilnego. W tym przypadku polega to na zmniejszeniu powierzchni granic ziarna, a to uzyskuje się poprzez rozrost całego ziarna. Energia wewnętrzna kryształu powoduje, że przy odpowiednio wysokiej temp granica ziarna zaczyna się przemieszczać. Kierunek ruchu granicy ziarna jest taki, że towarzyszy temu zmniejszenie energii całego układu. Granice krzywoliniowe prostują się. Atomy z ziarna wypukłego przechodzą do ziarna wklęsłego (to ostatnie charakteryzuje się mniejszą energią, większą stabilnością), a granica ziarna przesuwa się w kierunku przeciwnym. Ruch granicy odbywa się zawsze w kierunku środka jej krzywizny, jako rezultat elementarnych przeskoków atomów przez granicę w kierunku przeciwnym , ma więc charakter dyfuzyjny. Określony kierunek ruchu granicy sprawia, że rozrost ziarn selektywny. Rozrastają się ziarna o liczbie bloków mniejszej od sześciu. Rozrostowi ziarn towarzyszy zmniejszenie ich liczby. Czynnikiem hamującym ruch granic szerokokątnych (rozrost ziarna) są wydzielenia obcej fazy na granicy ziarn. Fazy obce celowo tworzone są w czasie produkcji metali. Należą do nich tlenki aluminium, węgliki tytanu, molibdenu, azotki tytanu, chromu, aluminium, borki. Aby nie dopuścić do rozrostu ziarn (niekontrolowanego) nie można dopuścić do przegrzania. A najlepszym zapobieganiem jest (obok faz obcych) przechładzanie.

 

 

7.          Oznaczenie wielkości ziarn w przemianach fazowych, wpływ na własności mechaniczne metali i hartowność stali.

Rozrost ziarn i spowodowana tym faktem gruboziarnistość są niekorzystne. Granice ziarn blokują ruch dyslokacji. Im drobniejsze ziarno tym większa granica plastyczności. Zwiększa się również odporność na obciążenia udarowe (udarność) oraz wytrzymałość na rozciąganie. Ze względu na te własności dąży się do produkcji materiałów konstrukcyjnych o jak najdrobniejszym ziarnie i dba o to, aby podczas różnych zabiegów cieplnych nie dopuścić do niepożądanego rozrostu ziarn. Od tej zasady są wyjątki - tj., w niektórych stopach żarowytrzymałych korzystne jest duże ziarno, gdyż lepsza jest wtedy wytrzymałość w wysokich temperaturach (wytrzymałość czasowa). Im bardziej czysty metal, tym bardziej dąży do gruboziarnistości.

8.          Sposoby uzyskiwania drobnoziarnistej budowy metali i stopów.

Najlepszym sposobem uzyskania drobnoziarnistej budowy jest naprzemienne grzanie i chłodzenie (przemiana austenitu w perlit i odwrotnie). Jednak i przechłodzenie musi być duże. Innym sposobem jest wprowadzanie pierwiastków hamujących rozrost ziarn. Należą do nich: tytan, molibden, chrom, nikiel, wanad, wolfram, krzem itp. Dodatkowo ujemny wpływ na rozrost ziarna mają wszelkie zanieczyszczenia i wtrącenia niemetaliczne. Przykładem uzyskania drobnoziarnistej struktury jest perlityzowanie. Polega ono na izotermicznym chłodzeniu stali austenitycznej w temp powyżej A_C1, z przystankiem w zakresie temperatur przemiany perlitycznej, przez czas potrzebny do jej przebiegu, a następnie powolne chłodzenie do temp otoczenia.

9.          Granice międzyfazowe, podział, wpływ na budowę stopów dwufazowych.

W stopach sąsiadujące ze sobą ziarna mogą być kryształami różnych faz (jednorodna część układu, oddzielona od reszty układu powierzchnią graniczną poza którą następuje skokowa zmiana własności), a wtedy ziarna te różnią się nie tylko orientację osi krystalograficznych, ale także typem sieci krystalograficznej i składem chemicznym. Podobieństwo do budowy szerokokątnych granic ziarn wyjaśnia duże wartości energii tych granic międzyfazowych nazywanych granicami niekohorentnymi. W granicach koherentnych na styku dwóch faz nie ma miejsc, które byłyby wspólne dla obu faz. Przeciwieństwem jest granica koherentna. Mimo odmiennej sieci krystalicznej może się zdarzyć, że w sieciach oby faz istnieją taki płaszczyzny atomowe, na których rozmieszczenie atomów jest identyczne. Jeżeli wzajemna orientacja tych obu faz będzie taka, że zetkną się one z sobą tymi płaszczyznami, to na granicy międzyfazowej brak jest jakichkolwiek nieprawidłowości w rozmieszczeniu atomów. Granica międzyfazowa pełni rolę pośrednika między dwoma różnymi fazami.

10.         Zarodkowanie jednorodne i niejednorodne w przemianach fazowych.

Zarodki powstają przypadkowo w wyniku bezładnego ruchu atomów. Atomy w cieczy znajdują się bowiem w ciągłym ruchu, który jest intensywniejszy tym, im bardziej różni się temp cieczy od temp krystalizacji. Bezładność tego ruchu jest przyczyną licznych zderzeń atomów, przy czym jednoczesne zderzenie wielu atomów może spowodować powstanie zgrupowań, w których atomy zajmują takie pozycje względem siebie jak w krysztale. W temp wyższych niż teoretyczna temp krystalizacji T zgrupowania takie są nietrwałe, ich energia bowiem jest większa niż energia atomów rozmieszczonych bezładnie. Zgrupowania takie nazywane fluktuacjami fazowymi lub zarodkami podkrytycznymi rozpuszczają się i znikają tym szybciej, im ciecz jest bardziej przegrzana, ale podobnie powstają w innych miejscach cieczy. W niższych temp bliżej temp krystalizacji liczba zarodków podkrytycznych się zwiększa, zwiększ się też ich żywotność. Aby utworzyć zarodek krytyczny , od którego rozpocznie się krystalizacja musi mieć odpowiedni stan energetyczny. O rozmiarze zarodka decyduje wielkość przechłodzenia. Im większe przechłodzenie, tym mniejszy może być zarodek krytyczny. W przypadku zarodkowania niejednorodnego praca  potrzebna do utworzenia zarodka krytycznego wynosi 1/3 nakładu energii na utworzenie jego p    granicznej. Zysk na energii swobodnej, wynikający ze zmiany sześciennej cząsteczki cieczy w ciało stałe, wystarcza na utworzenie czterech z sześciu ścian. Energię potrzebną do utworzenia pozostałych dwóch ścian powierzchni granicznej musi układ dostarczyć sam kosztem fluktuacji energetycznej tj. lokalnych, nietrwałych odchyleń energii od wartości średnich. Gdyby jednak jedna z tych ścian miała mniejszą energię powierzchniową, wówczas praca potrzebna do utworzenia zarodka byłaby mniejsza. To byłoby możliwe, gdyby powierzchnią tą zarodek stykał się z fazą stałą.

11.         Modyfikowanie i modyfikatory, przykłady zastosowań.

Na strukturę metali można wpłynąć  przez wprowadzenie do nich w stanie ciekłym substancji zapewniających powstanie odpowiednio aktywnych cząstek np. tlenków, azotków, węglików. Substancje te są wprowadzane w praktyce przemysłowej zwykle w niewielkich ilościach i zmieniają przebieg krystalizacji. Modyfikacji poddaje się żeliwo szare, stal, niektóre stopy Al i Cu. Modyfikacja polega na wprowadzeniu do kąpieli metalowej, bezpośrednio przed zalaniem form modyfikatora w ilości 0,5 - 1,0%. Wytwarza on w kąpieli zawiesinę drobnych cząstek fazy stałej - produktów reakcji modyfikatora z ciekłym metalem albo z rozpuszczonymi w nim gazami. Stopy aluminium (siluminy podeutektyczne i eutektyczne - modyfikator w postaci NaF - zaw. 0,1%; siluminy nadeutektyczne modyfikuje się fosforem). Żeliwo szare - modyfikatorem jest krzem w postaci żelazokrzemu. Żeliwo sferoidalne modyfikuje się magnezem, ale musi ono zawierać mało siarki (wpływa na zmianę postaci grafitu), a potem modyfikuje się żelazokrzemem, który zapewnia kulki i prawidłowe rozmieszczenie. Podobnie modyfikuje się żeliwo ciągliwe.

12.         Przebieg krzepnięcia metali, krystalizacja dendrytyczna.

Gdy stal odleje się do wlewnicy następuje nagłe ochłodzenie cienkiej strefy przylegającej do ścianki wlewnicy i jej znaczne przechłodzenie. W wyniku tego metal przyjmuje strukturę drobnoziarnistą. Strefa ta nazywa się strefą kryształów zamrożonych, a jej grubość zależ od temp cieczy i grubości ścianek wlewnicy. Potem chłodzenie zachodzi wolniej, a ziarna, które są zorientowane kierunkiem najszybszego wzrostu, będą bardzo szybko rosnąć i w konsekwencji powstanie druga strefa: strefa kryształów kolumnowych (słupkowych) zorientowanych swymi osiami prostopadle do ścianki wlewnicy. Następna trzecia strefa rozciąga się poza strefę kryształów kolumnowych i dochodzi aż do środka wlewka - strefa kryształów równoległych - dendrytów. Czasem w metalach o dużym przewodnictwie może wystąpić transkrystalizacja - tzn. strefa kryształów kolumnowych będzie sięgać aż do środka wlewka. Im bliżej środka tym grubsze ziarna.

13.         Przebieg odkształcenia plastycznego metali, umocnienie.

Odkształceni plastyczne na skutek poślizgu jest rezultatem ruchu dyslokacji, które najłatwiej przemieszczają się wzdłuż gęsto upakowanych płaszczyzn, najbardziej obsadzonych atomami. Każda z tych płaszczyzn wraz z leżącym na niej kierunkiem tworzy tzw. System poślizgu. Im więcej takich systemów tym metal jest bardziej plastyczny i łatwiej się odkształca. Umocnienie powstaje na skutek blokowania się dyslokacji.

14.         Przemiany zachodzące podczas grzania metali odkształconych plastycznie na zimno, wpływ na własności.

Metale odkształcone na zimno znajdują się w stanie nadmiaru energii, wynikającej z dużej gęstości defektów sieci krystalicznej. Stan równowagi odzyskują dopiero po ogrzaniu do odpowiednio wysokich temp. Po podniesieniu tych temp do 0,3 T_top zaczynają zanikać defekty punktowe oraz ulega przemieszczeniu i przegrupowaniu wiele dyslokacji (pologonizajja). A całe to zjawisko nazywa się zdrowieniem, ponieważ polepszają się własności plastyczne, malej twardość, zanika częściowo umocnienie. Zanik defektów punkowych wywołuje odnowienie oporności elektrycznej, własności magnetycznych oraz powoduje częściowe uwolnieni zmagazynowanej energii odkształcenia, mniejsze jednak niż przy rekrystalizacji. W niektórych metalach niskostopowych, obserwuje się zdrowienie również granicy plastyczności zachodzące już w temp pokojowej tzn. jest to stopniowe obniżenie granicy plastyczności z czasem po zdjęciu naprężenia. Podobne zmiany zachodzą także w innych metalach (np. żelazie), ale przy wyższych temp. Kolejnym procesem jest rekrystalizacja - w odkształconym materiale zaczynają się pojawiać drobne ziarenka, które rosną kosztem zgniecionej osnowy. Proces ten zachodzi w temp wyższych niż zdrowienie, powyżej tzw. temp rekrystalizacji. W tym okresie następuje uwolnieni nagromadzonej energii - jest to spowodowane zanikiem dyslokacji, których gęstość spada w tym okresie o kilka rzędów. Wywołuje to zmniejszenie umocnienia, obniżenie twardości i wytrzymałości oraz wzrost własności plastycznych. Równocześnie obserwuje się istotne zmiany struktury polegające na zarodkowaniu i stopniowym rozroście nowych, nieodkształconych ziarn wolnych od dyslokacji. Zarodki rekrystalizacji powstają w wyniku kontynuacji drugiego stadium poligonizacji, tj. zrastania się podziarn i łączenia się granic wąskokątnych. Wzrost podziarn przebiega dzięki przemieszczaniu się granic kosztem dużej liczby defektów. Jednak ustają z chwilą napotkania podobnych, rosnących ziarn. Po dużych odkształceniach liczba zarodków jest duża i dlatego po rekrystalizacji ziarno jest drobne.  Dalsze nagrzewanie prowadzi do procesu rozrostu ziarn.

15.         Czynniki decydujące o przebiegu rekrystalizacji, wpływ stopnia odkształcenia, szybkość grzania.

Główne czynniki decydujące o przebiegu rekrystalizacji można ująć w następujących punktach:

                  do tego, by zaszła rekrystalizacja konieczne jest pewne minimum odkształcenia

                  im mniejsze jest odkształcenie, tym wyższa jest temp początku rekrystalizacji

                  przedłużenie czasu żarzenia obniża temp rekrystalizacji

                  wielkość ziarna po rekrystalizacji zależy od wielkości odkształcenia, a w mniejszym stopniu od temp żarzenia; ziarno jest tym mniejsze, im większe było odkształcenie i im niższa była temp żarzenia

                  temp rekrystalizacji jest tym niższa, im czystszy jest metal, większe odkształcenie, niższa temp odkształcenia i drobniejsze ziarno odkształconego materiału.

16.         Wykresy rekrystalizacji i ich znaczenie praktyczne, podział obróbki plastycznej.

Proces rekrystalizacji przedstawia się w układzie współrzędnych: zgniot, temp rekrystalizacji, wielkość ziarna po rekrystalizacji. Pomimo nie wprowadzenia czynnika czasu, wykresy są przydatne w praktyce przemysłowej. W warunkach przemysłowych zdrowienie i rekrystalizacja zapewniają zabiegi obróbki cieplnej, odpowiednio odprężania i rekrystalizowania. Dla poprawienia wydajności zabiegu rekrystalizowanie przeprowadza się w temp o 200 - 300^oC wyższych od temp rekrystalizacji. Górny zakres tego zabiegu ogranicza rekrystalizacja wtórna.

Obróbkę plastyczną wg temp rekrystalizacji dzielimy na:

                       na zimno (przeprowadzana poniżej temp rekrystalizacji). Umożliwia kształtowanie materiałów metalicznych, teoretycznie bez strat materiału, zapewnia dużą dokładność kształtu i wymiarów, dobrą gładkość powierzchni, powoduje umocnienie (powiększ wytrzymałość materiałów metalicznych nie podlegających obróbce cieplnej).

                       na gorąco (powyżej temp rekrystalizacji) - umożliwia kształtowanie materiałów metalicznych kilkakrotnie mniejszymi naciskami, przy nieznacznej stracie materiału przez utlenienie, mniejszej dokładności kształtu i wymiarów, bez istotnych zmian własności materiału. Obróbka plastyczna wlewków powoduje pewne polepszenie własności mechanicznych.

17.        


Roztwory stałe, podział. Własności roztworów stałych.

Fazę stałą stanowiącą mieszaninę atomów różnych składników, o całkowicie przypadkowym ich rozmieszczeniu nazywamy roztworem stałym. Roztwór stały pierwiastków metalicznych, tworzący się w trakcie krzepnięcia stopu, jest jednorodną fazą o strukturze krystalicznej zapewniającej metaliczne własności. Z punktu widzenia struktury krystalicznej wyróżnia się podstawowe roztwory stałe:

                       różnowęzłowe - w roztworze tym poszczególne węzły sieci są obsadzane w sposób przypadkowy, nieuporządkowany przez oba rodzaje atomów: rozpuszczalnika i metalu rozpuszczanego. Bezładny rozkład sprawia, że w jednakowych mikroobjętościach roztworu stosunek ilościowy obu rodzajów atomów podlega wahaniom i nie odzwierciedla stężenia roztworu. Naprężenia w sieci przy zbliżonych promieni atomowych są niewielki. Roztwory różnowęzłowe tworzą między sobą pierwiastki o zbliżonych promieniach atomowych i podobnej charakterystyce elektrochemicznej, mianowicie metale.

                       międzywęzłowe - w roztworze tym węzły sieci obsadzone są atomami rozpuszczalnika, a atomy metalu rozpuszczonego lokują się bezładnie w lukach sieci. Skutkiem bardzo małych rozmiarów luk w typowo metalicznych strukturach (A1. A2, A3) , zniekształcenia sieci roztworu (w stosunku do sieci rozpuszczalnika) , jak i naprężenia są znaczne. W rezultacie roztwory międzywęzłowe, trwałe w wąskich  zakresach stężeń, są zawsze ograniczone. Sieć przestrzenna roztworu międzywęzłowego w porównaniu z siecią rozpuszczalnika odnoszą się do zawsze większą stałą sieciową i przeważnie tetragonalnym zniekształceniem sieci regularnej, proporcjonalnym do stężenia.

Cechą charakterystyczna roztworów stałych jest zachowanie sieci krystalicznej rozpuszczalnika, nieznacznie zniekształconą (o odmiennej wartości stałej sieciowej) obecnością atomów metalu rozpuszczanego. Charakter zniekształceń zależy od rodzaj€ roztworu. Roztwór nazywa się podstawowym, jeżeli rozpuszczalnikiem jest składnik stopu - pierwiastek, albo w wtórnym, jeżeli rozpuszczalnikiem jest faza międzymetaliczna.

18.         Warunki powstawania roztworów stałych ciągliwych, czynniki decydujące o zakresie rozpuszczalności.

Roztwór stały ciągły - roztwór różnowęzłowy, gdyż tylko wtedy możliwe jest zastąpienie dowolnej liczby atomów rozpuszczalnika atomami składnika rozpuszczanego oraz kiedy 100% składnika może się w nim rozpuścić. Podczas tworzenia się roztworów stałych ciągłych, tzn. gdyż składniki rozpuszczją się wzajemnie przy każdym stosunku zarówno w stanie ciekłym jak stałym, powstaje układ z nieograniczoną rozpuszczalnością w stanie stałym. W tym przypadku w układzie występują tylko dwie fazy: roztwór stały i roztwór ciekły. W roztworach stałych ciągłych dowolną liczbę atomów jednego składnika można zastąpić atomami składnika drugiego. Może to być tylko roztwór różnowęzłowy. Warunki:

                       Warunek wielkości atomu - czynnikiem sprzyjającym tworzeniu roztworów stałych ciągłych jest dostatecznie mała różnica wielkości atomów tych składników. Jeśli jest ona większa niż 15% , to czynnik wielkości atomu jest niekorzystny dla tworzenia roztworów stałych w szerokim zakresie i występują roztwory graniczne lub brak rozpuszczalności.

                       Warunek elektrochemiczny - (elektrowartościowości ujemnej). Zgodnie z nim tworzenie się w stopach związków chemicznych ogranicza rozpuszczalność. Prawdopodobieństwo powstania związków, zależy przede wszystkim od powinowactwa chemicznego składników, które jest tym większe im bardziej elektrododatni jest jeden, a elektroujemny drugi ze składników.

                       Warunek wartościowości względnej - polega na większej rozpuszczalności pierwiastka o wyższej wartościowości o pierwiastku jednowartościowym niż na odwrót. Reguła ta znajduje zastosowanie tylko dla miedziowców.

19.         Fazy międzymetaliczne występujące w stopach metali, charakterystyka.

20.         Węgliki w stalach stopowych, wpływ składu chemicznego na rodzaj występujących węglików.

Węgliki to związki węgla z metalami przejściowymi. Położne są na lewo od żelaza w układzie okresowym pie3rwiastków. Skłonność pierwiastków do tworzenia węglików związana jest ze stopniem wypełnienia elektronami podpoziomu d. Im bardziej na lewo na układzie okresowym tym powinowactwo do węgla jest większe, a powstały węglik jest bardziej stabilny. Im bardziej stabilne są węgliki tym w wyższych temp rozpuszczają się w austenicie przy nagrzewaniu oraz trudniej wydzielają się z martenzytu w procesie odpuszczania. Wg Goldschmidta wszystkie węgliki można podzielić na trzy grupy:

I.                       Węgliki o sieci regularnej prostej (typ NaCl) odpowiadające wzorowi MC, które tworzą pierwiastki grupy IV A i V A np. TiC, ZrC, VC, NiC, ToC są one związkami stabilnymi o wysokiej temp topnienia i dużej twardości (1600 - 3200HV), temp topnienia 2000 - 3500^OC.

II.                      Węgliki o sieci heksagonalnej zwartej odpowiadającej wzorowi MC lub M₂C, które tworzą pierwiastki grupy V A i VI A np.: V_...

Dół formularza

---