STRUKTURA MATERIAŁU

zespół cech

charakteryzujących budowę

materii na różnych szczeblach

jej organizacji

(uszczegółowienia)

Czym się różnią

?

• cechami geometrycznymi
• rodzajem materiału
• sposobem wytworzenia
• sposobem uszlachetnienia
powierzchni

STRUKTURĄ

i

WŁAŚCIWOŚCIA

MI

MAKROSTRUKTU
RA

MIKROSTRUKT
URA

SUBSTRUKTUR
A

TEM, SEM, RTG

LM

STRUKTURA

MAKROSTRUKT
URA

MIKROSTRUKTU
RA

SUBSTRUKTURA

STRUKTURA

KRYSTALICZNA

I ATOMOWA

Krystaliczna struktura metali

Kryształy są to ciała stałe, w których atomy lub
cząsteczki ułożone są względem siebie w sposób
regularny, zachowując przestrzenną symetrię. W
kryształach atomy ułożone są w odstępach okresowo
powtarzających

się

w

co

najmniej

trzech

nierównoległych kierunkach.

SIEĆ PRZESTRZENNA – komórka elementarna (węzły,
płaszczyzny)

Każda prosta łącząca środki dowolnych dwóch
atomów w krysztale nazywana jest prostą
sieciową.

Najbliższa odległość atomów na prostej sieciowej
w sieci prymitywnej nosi nazwę parametru sieci.

Przesunięcie tzw. translacja prostej sieciowej o
period identyczności w kierunku różnym od
kierunku

prostej

powoduje

znalezienie

płaszczyzny sieciowej.

Płaszczyzna sieciowa poddana translacjom w
kierunku do niej nierównoległym tworzy sieć
przestrzenną.

Podstawowe sieci

krystalograficzne

Schematy podstawowych sieci
przestrzennych –atomy, aniony, kationy

A3

Ti, Mg,
Zn

NaCl

A1

Feγ,
Al.,Au,Ag,Ni,Pb

A2

Feα,
W, Mo

POLIMORFIZM

• Niektóre pierwiastki w zależności od

warunków termodynamicznych (T, p)

mogą występować w różnych

strukturach krystalicznych.

• Odmiany krystaliczne tego samego

pierwiastka nazywają się

odmianami

alotropowymi - α, β,γ.

Np.. Fe, Ti, C

-grafit i diament, SiO

2

– kwarc,

krystobalit, trydynit.

STRUKTURA RZECZYWISTA

• Występujące w przyrodzie i technice

kryształy wykazują szereg odstępstw od
idealnego modelu.

• Odstępstwa te to defekty budowy

krystalicznej – punktowe, liniowe i
powierzchniowe.

• Kryształy o budowie „idealnej” nazywane są

monokryształami.

• Materiały (metale i stopy) techniczne mają

budowę polikrystaliczną

Wady punktowe budowy

krystalicznej

Do wad punktowych, cechujących się niewielkimi
wymiarami we wszystkich kierunkach, należą:

• wakanse tj. wolne węzły w sieci
krystalicznej

• atomy międzywęzłowe

Obecność wakansów jak i atomów międzywęzłowych,

powoduje wokół nich lokalne odkształcenie sieci

przestrzennej kryształu, zwane odpowiednio

kontrakcją i ekspansją.

Dyslokacje i ich właściwości

Liniowymi wadami budowy sieci krystalicznej są
dyslokacje. Do głównych rodzajów dyslokacji należą:

• dyslokacje krawędziowe
• dyslokacje śrubowe
• dyslokacje mieszane
•Decydują o umocnieniu materiału (gęstość
dyslokacji), o odkształceniu plastycznym i
pękaniu.

Dyslokacja krawędziowa

Stanowi

krawędź

ekstrapłaszczyzny,

tj.

półpłaszczyzny sieciowej umieszczonej między nieco
rozsuniętymi płaszczyznami sieciowymi kryształu o
budowie prawidłowej.

Wokół dyslokacji krawędziowej występuje

jednocześnie postaciowe i objętościowe

odkształcenie kryształu.

Polikrystaliczna struktura metali

Metale technicznie otrzymywane konwencjonalnymi

metodami metalurgicznymi są zwykle

polikryształami. Składają się z ziarn, z których każde

ma w przybliżeniu prawidłową strukturę krystaliczną

Ocena wielkości ziarna

1.

Metoda porównawcza wg skali wzorców
ASTM, PN ( ze wzrostem liczby
rozdrobnienia
Średnia cięciwa Ī
Średnia średnica đ ( z kwadratu lub koła
)
Powierzchnia właściwa Sv

Typy struktury stali

Metody oceny

wielkości ziarna

WADY POWIERZCHNIOWE

• Granice ziarn; (szeroko- i

wąskokątowe) 15

O

• Granice podziarn (subziarn);

wąskokatowe.

• Błędy ułożenia

W GZ atomy ułożone są w sposób

nieuporządkowany. Budowa GZ

wpływa na właściwości materiału.

Schematy granic międzyfazowych

koherentna niekoherentna
półkoherentna