8941510627

Wstęp

Wstęp

Metaloznawstwo jest stosunkowo młodą dziedziną nauki, chociaż metale były stosowane przez człowieka od zamierzchłych czasów. Słaby rozwój metaloznawstwa był spowodowany niskim poziomem nauk podstawowych - fizyki i chemii oraz małym postępem w rozwoju metod badawczych. Pomimo braku teorii i wytwarzania metali metodami rzemieślniczymi osiągano zdumiewająco dobre efekty, czego dowodem była stal damasceńska używana głównie do wyrobu broni siecznej. Była najpierw wytwarzana w Indiach w I w. p.n.e., a potem w III w. n.e. rozprzestrzeniła się w Europie (głównym ośrodkiem wytwórczym były okolice Damaszku). Stal o podobnych w łasnościach wytwarzano też w Japonii oraz w Rosji i była stosowana nie tylko na miecze, ale i na lufy' strzelb. Stal ta była efektem połączenia obróbki plastycznej (w ielokrotnego przekuwania), cieplno-chemicznej (nawęglania), cieplnej (wyżarzania i hartowania), a efektem była wysoka twardość i ciągliwość.

Dopiero od połowy XIX w. dal się zauważyć istotny postęp w rozwoju metaloznawstwa, co było spowodowane burzliwym rozwojem przemysłu i potrzebą stosowania nowych materiałów

0    zróżnicowanych własnościach i większej wytrzymałości. Sprzyjało temu zastosowanie mikroskopu do obserwacji struktury stali. Dało do asumpt do szerszych badań w¹ ty m zakresie, przede wszystkim przez Sorby'ego i jego szkołę, i stworzyło podstawy do rozwoju w ażnego działu metaloznawstwa - metalografii.

Drugim ważnym wydarzeniem było opracowanie w 1861 r. przez D.K. Czemowa pierwszego układu równowagi żelazo - węgiel, co wraz z późniejszym opracowaniem wykresów' CTP

1    sformułowaniem pojęcia hartow ności. stworzyło podstawy naukowe drugiego ważnego działu - obróbki cieplnej. Opracowywanie układów' równowagi różnych stopów przyczyniło się z kolei do rozwoju termodynamiki stopów i pozwoliło na przwidywanie ich struktury w zależności od składu").

Współczesne metaloznawstwo stanowi naukę, której domeną jest z jednej strony opis budowy i własności tworzyw' metalicznych, z drugiej zaś - ustalanie korelacji między układem równowagi i strukturą oraz między strukturą i własnościami stopów. Naukowym celem jest interpretacja zjawisk, określanie mechanizmu i kinetyki przemian fazowych.

Do praktycznych aspektów metaloznaw stwa należy zaliczyć dział zajmujący się badaniem stopów’ w’ statuę lanym oraz przerobionych plastycznie i poddanych działaniu odpowiednich zabiegów cieplnych, zwanych obróbką cieplną. Umożliwia rozdrobnienie ziarna oraz wywoływanie przemian fazowych i przez to wpływanie na własności stopów.

Ważnym zadaniem metaloznawstwa jest zapewnienie racjonalnego i optymalnego stosowania metali i stopów w technice. Z jednej strony można to osiągnąć przez dokładne poznanie istniejących już stopów, opracowanych dawniej na zasadach empirycznych, z drugiej zaś - na wykorzy staniu poznanych prawidłowości w celu komponowania nowych stopów o lepszych własnościach. Ten kierunek, wymuszany rozwojem nowoczesnych technik (np. rakietowej, jądrowej, kosmicznej i wojskowej), które wymagają materiałów o wysokich własnościach jest tańszy i bardziej perspektywiczny.

Ważną cechą materiałów metalowych, związaną ściśle z ich własnościami, jest struktura. Zagadnienie struktury można rozpatrywać w różnej skali. W najwyższej plasuje się struktura atomowa, tj. liczba elektronów i ich rozmieszczenie wokół jądra, a zwłaszcza budowa zewnętrznej orbity', która decy duje o przynależności do określonej grupy układu okresow ego, a w ięc o ro-

¹¹ Obszerny rys historyczny rozwoju metaloznawstwa opracowany przez A. Maciejnego znajdzie Czytelnik w pracy zbiorowej pod red. S. J. Skrzypka i K. Przybyłowicza pt. „Inżynieria metali i ich stopów". Wyd. AGH 2012 [146],

15