BUDOWA STOPÓW 

METALI

 

 

Stopy metali

• Substancje wieloskładnikowe, w których 

co najmniej jeden składnik jest metalem, 
wykazujące charakter metaliczny. 
Składnikami stopów mogą być 
pierwiastki lub substancje złożone, np. 
związki nie ulegające przemianom

• Skład chemiczny: stężenie masowe lub 

atomowe

 

 

Fazy 

•Stopy mogą być jedno- lub wielofazowe
•Faza: jednorodna część stopu oddzielona 

granicą międzyfazową
•Układ: zbiór faz w stanie równowagi 

termodynamicznej
•Rodzaje faz: pierwiastki, roztwory stałe, fazy 

międzymetaliczne

 

 

Roztwory stałe

• Jednorodna faza o wiązaniu metalicznym i strukturze 

krystalicznej, o właściwościach metalicznych

• Rozpuszczalnik i pierwiastek rozpuszczony
• Roztwory podstawowe: rozpuszczalnikiem jest 

pierwiastek

• Roztwory wtórne: rozpuszczalnikiem jest faza 

międzymetaliczna

• Roztwory stałe różnowęzłowe (atomy rozpuszczalnika 

i składnika rozpuszczonego w węzłach sieci) i 
międzywęzłowe (atomy składnika rozpuszczonego 
między węzłami sieci rozpuszczalnika)

 

 

Roztwory  różnowęzłowe mogą być ciągłe (dowolne 
proporcje atomów rozpuszczalnika i pierwiastka 
rozpuszczonego) lub graniczne; zawsze ma miejsce 

ekspansja lub kontrakcja sieci

 

 

 

 

Reguły Hume-Rothery`ego

tworzenia roztworów stałych 

ciągłych

• Oba składniki mają jednakowy typ struktury 

krystalicznej

• Nieograniczona 

rozpuszczalność 

przy 

stosunku  promieni  atomowych  <1,08,  tylko 

ograniczona dla >1,15

• Im  mniejsza  różnica  elektrowartościowości, 

tym 

większa 

możliwość 

tworzenia 

roztworów stałych

• Jednakowa 

wartościowość 

sprzyja 

nieograniczonej rozpuszczalności

 

 

W niektórych roztworach stałych różnowęzłowych o 
określonym stężeniu ma miejsce przemiana 
nieporządek – porządek w trakcie chłodzenia lub 
nagrzewania. Wzory AB, AB3, A3B

T

 

 

Roztwory międzywęzłowe graniczne; zawsze ma miejsce 
kontrakcja sieci. Tworzą je metale przejściowe (np. Fe, 
Ti) z pierwiastkami niemetalicznymi o bardzo małych 
promieniach atomowych (H, C, N).

 

 

Umocnienie roztworów 

stałych

Stopy jednofazowe o strukturze roztworów 
stałych wykazują zwykle wyższe właściwości 
wytrzymałościowe niż czyste metale. Umocnienie 
poprzez tworzenie się roztworu stałego wiąże się 
z działaniem jednego lub kilku mechanizmów 
dyslokacyjnych:

• blokowaniem dyslokacji w położeniach 
wyjściowych,

• zmniejszeniem szybkości ruchu dyslokacji w 
wyniku zwiększenia naprężenia tarcia sieci,

• utrudnieniem w pokonywaniu przeszkód przez 
dyslokacje w wyniku ograniczenia poślizgu 
poprzecznego 

 

 

Fazy międzymetaliczne

Definicja: 
Połączenia metali lub metali z niemetalami, wykazujące 

właściwości metaliczne ze względu na częściowy lub 

całkowity udział wiązania metalicznego między atomami 

wchodzącymi w skład fazy.
Charakterystyczne cechy:
•Struktura krystaliczna różna od struktury każdego ze 

składników
•Uporządkowane rozmieszczenie atomów w sieci 

krystalicznej
•Przewaga wiązania metalicznego między atomami
•Wzajemne stosunki ilościowe atomów składników 

rzadko odpowiadają ich wartościowościom chemicznym 

jakie wykazują w związkach chemicznych, chociaż 

przypisuje się im określone wzory podobne do związków 

chemicznych

 

 

Fazy międzymetaliczne

Roztwory stałe wtórne:
Są to roztwory, w których rozpuszczalnikiem jest faza 

międzymetaliczna, a składnikiem rozpuszczonym – 

pierwiastki tworzące fazę. Roztwory mogą być: 

różnowęzłowe, międzywęzłowe i pustowęzłowe.

Kryteria klasyfikacji faz:
•Stężenie elektronowe 
•Wielkość atomów składników

Rodzaje faz:

•elektronowe 
•Lavesa
•o strukturze siatek kagome
•międzywęzłowe

 

 

Fazy elektronowe

•Roztwory stałe wtórne o wyraźnych 

właściwościach metalicznych 
•Tworzą się między metalami 2 klas
•Ich strukturę warunkują 3 wartości stężenia 

elektronowego: 21/14 (3/2), 21/13, 21/12 (7/4)
(Stężenie elektronowe: stosunek liczby 

elektronów wartościowości/walencyjnych do 

liczby atomów w komórce elementarnej) 

 

 

 

 

Fazy Lavesa

•Wzór AB

2

•Głównym czynnikiem wpływającym na ich 
powstanie jest wielkość promieni atomowych: 
1,05-1,68
•Utworzone są przez składniki rozmieszczone w 
dowolnych miejscach układu okresowego
•Występują m.in. w stopach Fe, Mn, Cr i Mo z 
innymi metalami, np. Fe

2

Mo, wydzielająca się w 

stalach Cr-Mo w wyniku długotrwałej 
eksploatacji w podwyższonej temperaturze

 

 

 

 

Fazy o strukturach siatek 

kagome

• Fazy  ( stalach >13% Cr) , P, R, , 



• Charakter roztworów stałych 

wtórnych

• Powstają po długotrwałym 

wygrzewaniu roztworów stałych 
podstawowych w podwyższonej 
temperaturze 

 

 

 

 

 

 

Fazy międzywęzłowe

•Są to fazy, których węzły są obsadzone atomami 

jednego z metali przejściowych M (Fe, Cr, Mo, 

Mn, Ti), a pozycje międzywęzłowe są zajęte przez 

atomy 1 lub 2  pierwiastków niemetalicznych o 

małym promieniu atomu X (H, B, C, N), węgliki, 

azotki, wodorki, borki, węglikoazotki

•O ich powstaniu decyduje czynnik wielkości 
atomów.

•Klasyfikacja w zależności od stosunku promieni 
metalu r

x

 i niemetalu r

a

•Gdy r

X

/r

M

  0,59, tworzą się fazy o strukturach  

prostych, o wzorach M

4

X, M

2

X, MX, MX

2

•Gdy r

X

/r

M 

> 0,59, tworzą się fazy o strukturach 

złożonych, o wzorach M

3

X, M

23

X

6

, M

7

X

3

, M

6

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Azotki i węglikoazotki

Azotki i węgliki typu MN i MC oraz M

2

N i M

2

C są 

izomorficzne (ten sam typ sieci krystalicznej) i cechują 
się wzajemną rozpuszczalnością. Możliwe jest więc 
tworzenie w stopach węglikoazotków typu M(C,N) i 
M

2

(C,N)