39 (420)

76 Admi Krajczyk. Bogumił Ziółkowski

Wraz ze wzrostem stopnia dopasowania maleje energia granicy między fazowej. Ma to istotny wpływ na kształt wydzieleń drugiej fazy (płytki, kulki, soczewki, ciągłe otoczki), wielkość oraz sposób rozmieszczenia.

Budowa stopu zależy od sił wzajemnego oddziaływania między atomami pierwiastków tworzących stop, np. atomami A i B (składniki stopu).

Jeżeli oznaczymy siły wzajemnego oddziaływania między takimi samymi atomami symbolami - F_A-a i F^, a siły wzajemnego oddziaływania pomiędzy różnymi atomami symbolem - F_A-», to możemy mieć do czynienia z następującymi wariantami struktur:

•    z roztworem stałym, gdy F^_A i F_B._S są zbliżone do F_A-ą,

•    z fazą międzymetaliczną, gdy F_a._b są dużo większe od F_a^ą i

•    z mieszaniną faz, gdy F^ i Fb-b są dużo większe od F_A._B-

6.3. Roztwory stałe

Roztwory' stałe można podzielić na cztery grupy według następujących kryteriów:

a)    sposób rozmieszczenia atomów rozpuszczonych B w sieci rozpuszczalnika A, na róznowęzłowe i międzywęzłowe,

b)    zakres występowania - na graniczne i ciągłe,

c)    rodzaj rozpuszczalnika - na pierwotne - A(B) i wtórne -AnB_m(A, B),

d)    uporządkowanie - na uporządkowane i nieuporządkowane.

Najczęściej roztwory stałe (podstawowe i wtórne) charakteryzują się przypadkowym (nieuporządkowanym) rozmieszczeniem atomów rozpuszczonych (5) w sieci rozpuszczalnika (A lub AJ3_m) i zachowują sieć krystaliczną rozpuszczalnika. Atomy rozpuszczone zajmują pozycje węzłowe (roztwory różnowęzłowe) lub luki między atomami rozpuszczalnika (roztwory międzywęzłowe). Tego rodzaju fazy powstają, gdy siły oddziaływania między atomami jednakowymi i różnymi są w- przybliżeniu jednakowe. Zakres rozpuszczalności jest zwykle ograniczony (roztwory stałe graniczne) lub, po spełnieniu warunków Hume-Rothery’cgo, nieograniczony (roztwory stałe ciągłe). Te ostatnie muszą być roztworami różnowęzłowymi (substytucyjne).

Zniekształcenie sieci rozpuszczalnika przez atomy rozpuszczone utrudnia ruch dyslokacji i prowadzi do umocnienia nazywanego umocnieniem roztworowym. Umocnienie to zwiększenie wartości parametrów wytrzymałościowych (wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności, twardość) oraz zwykle zmniejszenie wartości parametrów opisujących ciągliwość (wydłużenie, przewężenie, udamość, odporność na kruche pękanie). Dawna definicja ciągliwości to zdolność materiału do odkształcenia plastycznego, obecnie natomiast uważa się, że ciągliwość to odporność na kruche pękanie, zwykle w złożonym stanie naprężenia.

Roztwory stałe uporządkowane są fazami zajmującymi pośrednie miejsce między nieuporządkowanymi roztworami stałymi a fazami międzymetalicznymi. Z jednej strony charakteryzuje je zachowanie sieci rozpuszczalnika (jak w roztworach stałych), z drugiej uporządkowane rozmieszczenie różnych atomów w tej sieci powoduje, że można im przypisać wzory stechiometryczne. Roztwory stałe uporządkowane powstają, gdy siły oddziaływania między różnymi atomami są większe niż między atomami jednakowymi. Różnica ta jest jednak zbyt mała, aby powstała faza międzymetaliczna. Roztwory stałe uporządkowane są wynikiem odwracalnej przemiany dyfuzyjnej (przechłodzenie, zarodek, wzrost zarodka), nazywanej przemianą nieporządek porządek. Przemiana ta nazywana jest też antyfazową, gdyż nie powstaje nowa faza, a tylko uporządkowanie atomów rozpuszczonych. Roztwory takie często nazywane są nadstrukturami. Obszary' uporządkowane w nieuporządkowanym roztworze to tak zwane domeny antyfazowe. Jeśli uporządkowanie jest całkowite, to roztworom stałym uporządkowanym można przypisać odpowiednie wzory stechiometryczne: A-yD, AB i ABj. Rosnące zarodki obszarów uporządkowanych stykają się ze sobą powierzchniami zwanymi granicami antyfazowymi.

6.4. Fazy międzymetaliczne

Fazy międzymetaliczne są to związki pośrednie, w których oprócz typowych wiązań chemicznych występuje i dominuje wiązanie metaliczne. Fazy te charakteryzują się typowymi cechami stanu metalicznego. Powstają wówczas, gdy siły oddziaływania między atomami różnymi są zdecydowanie większe niż między atomami jednakowymi. Sieć krystaliczna tych faz jest odmienna od sieci czystych składników. W tej nowej sieci, zwykle bardzo złożonej, atomy obu składników rozmieszczone są najczęściej w sposób uporządkowany. Dzięki temu można fazom międzymetalicznym przypisywać wzór stcchiome-tryczny (A„B_m). Fazy międzymetaliczne mogą być rozpuszczalnikiem zarówno dla atomów tworzących ten stop, jak i dla innych atomów. Powstają wtedy roztwory stałe wtórne występujące w pewnym zakresie stężeń. Roztwór wtórny można schematycznie zapisać wzorami: AJ3_m (A, B lub Cj, gdzie A, B lub C składniki stopu. Fazy międzymetaliczne i roztwory wtórne uporządkowane są na ogół bardzo twarde i kruche.

6.5. Struktury jednofazowe

Budowę jednofazową mają metale czyste, stopy, w których jedyną fazą jest roztwór stały lub stopy o składzie fazy międzymetalicznej.

Wytrawione na szlifie granice ziaren są krzywo- lub prostoliniowe. Wewnątrz ziaren mogą być widoczne prostoliniowe granice bliźniacze. Występujące zwykle różnice w zabarwieniu lub odcieniach szarości między poszczególnymi ziarnami są wynikiem różnej ich orientacji krystalograficznej w stosunku do powierzchni szlifu. Obserwacje mikroskopowe struktur jednofazowych pozwalają nam określić wielkość ziaren, ich kształt i wza-