Stopy metali i ich

struktura

Spis treści

• Ogólne wiadomości o stopach metali
• Roztwory stałe i czynniki warunkujące ich

tworzenie

• Fazy międzymetaliczne
• Fazy międzywęzłowe i o strukturach

złożonych

• Mieszaniny faz

Co to są stopy?

• Stopem nazywamy tworzywo metaliczne,

składające się z dwóch lub więcej składników,
z których co najmniej jeden stanowiący
osnowę jest metalem.

• Oprócz tego stopy zawierają zwykle domieszki,

które pochodzą z procesu wytwarzania.

• W skład stopów mogą wchodzić roztwory

stałe, związki pośrednie składników stopu,
związki powstałe z domieszek, wtrącenia
niemetaliczne.

Jaki jest cel wytwarzania

stopów?

• Celem wytwarzania stopów jest

zwiększenie własności (w stosunku do
własności czystych metali) np.
wytrzymałościowych,
antykorozyjnych, żaroodpornych,
magnetycznych.

• Zwiększenie własności

wytrzymałościowych zachodzi
kosztem własności plastycznych.

Zmiana własności fizycznych stopu

Cu-Ni w funkcji składu

chemicznego

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

20

40

60

80

100

zawartość Ni w Cu-Ni, %

T

w

ar

d

o

ść

, H

B

i

p

rz

ew

o

d

n

ic

tw

o

1

/r

-6

4

14

24

m

o

d

u

ł Y

o

u

n

g

a

E

, M

p

a

HB

1/

E

Roztwory stałe

Roztwory stałe stanowią mieszaninę
atomów różnych składników o
całkowicie przypadkowym
rozmieszczeniu w węzłach sieci
(przymiotnik „stały” określa, że
roztwór występuje w stanie stałym).

Klasyfikacja roztworów stałych

• Roztwory stałe można podzielić na:

różnowęzłowe i międzywęzłowe

• w zależności od zakresu występowania na

wykresie równowagi roztwory dzielimy na:

 ciągłe (o nieograniczonej rozpuszczalności

składników),

 graniczne (o ograniczonej rozpuszczalności).

Struktura roztworu stałego

różnowęzłowego

A – atomy
metalu
rozpuszczalni
ka

B – atomy
pierwiastka
rozpuszczoneg
o

Schemat odkształcenia sieci w

roztworze różnowęzłowym

a) ekspansja sieci

b) kontrakcja sieci

Zmiana własności fizycznych stopu

Cu-Ni w funkcji składu

chemicznego

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

20

40

60

80

100

zawartość Ni w Cu-Ni, %

T

w

ar

d

o

ść

, H

B

i

p

rz

ew

o

d

n

ic

tw

o

1

/r

-6

4

14

24

m

o

d

u

ł Y

o

u

n

g

a

E

, M

p

a

HB

1/

E

Schemat rozmieszczenia w strukturze

roztworu stałego międzywęzłowego

A – atomy
metalu
rozpuszczalni
ka

B – atomy
pierwiastka
rozpuszczoneg
o

Schemat zależności liczby węzłów sieci

rozpuszczalnika, zajętych....

Schemat zależności liczby węzłów sieci

rozpuszczalnika, zajętych....

Czynniki decydujące o tworzeniu

roztworów stałych:

• Reguła elektrowartościowości ujemnej (im

mniejsza różnica tym większa tendencja do

tworzenia roztworów różnowęzłowych)

• Reguła typów sieci krystalicznej; ta sama sieć

– tendencja do tego samego roztworu

• Reguła wielkości atomów (r < 1,08, gdy r >

1,15 – roztwory graniczne)

• Reguła względnych wartościowości

(rozpuszczalność metali o wyższej

wartościowości w metalach

jednowartościowych jest większa niż metali

jednowartościowych w metalach o

wartościowości wyższej)

Fazy Lavesa –

struktury sieciowe

typ
MgCu

2

typ
MgZn

2

typ
MgNi

2

Przykłady faz elektronowych

Przykłady nadstruktur AB i AB

3

Fazy

międzywęzłow

e, węgliki

fazy MX

typu NaCl

cementyt
Fe

3

C

węglik

typu M

2

C

Węgliki metali przejściowych

Azotki metali przejściowych

Pytania

1.Co to są stopy i jaki jest cel wytwarzania

stopów?

2.Klasyfikacja roztworów stałych

3.Podaj czynniki warunkujące ich tworzenie