الشبكة البلورية وبنية البنية المجهرية

المعادن بلورية. هذا يعني: ذراتها ليست موزعة عشوائياً، بل تجلس في نمط منتظم متكرر — وهو الشبكة البلورية. أصغر وحدة بناء في هذا النمط تسمى الخلية الأولية، ومنها يوجد في المعادن ثلاثة أنواع رئيسية.

مكعب مركزي الجسم (krz): ذرة في كل زاوية من المكعب زائد واحدة في الوسط. هذه الشبكة يمتلكها الحديد في درجة حرارة الغرفة — كـ . إنها متراصة، لكن إمكانيات انزلاق الذرات محدودة.

مكعب مركزي الأوجه (kfz): ذرات في الزوايا زائد واحدة في وسط كل وجه. في هذه الشبكة يوجد الحديد بين 911 °C و 1392 °C — كـ . شبكة kfz "أكثر تهوية" وتُشكَّل بشكل أفضل بكثير؛ وفي الوقت نفسه تذوب في فراغاتها ذرات أكثر بكثير.

سداسي متراص الكرات الأكثر كثافة (hdp): عند الزنك والمغنيسيوم والتيتانيوم في درجة حرارة الغرفة. هذه الشبكة لها مستويات انزلاق قليلة فقط — لذلك هذه المعادن أقل قابلية للتشكيل البارد.

النقطة الحاسمة لك كـلحّام: الحديد يغيّر شبكته عند التسخين والتبريد. عند 911 °C تنقلب شبكة krz إلى شبكة kfz — يصبح . عند التبريد يحدث نفس الشيء بالعكس. هذا التغيير في الشبكة هو سبب كل ما يحدث عند من تصلد:

• إذا برد ببطء، تجد ذرات الكربون وقتاً لمغادرة شبكة kfz — فيتشكل / طري.

• إذا برد بسرعة خاطفة، تبقى ذرات الكربون محتجزة وتشد الشبكة قسراً — فيتشكل صلب.

لكن قطعة المعدن الحقيقية ليست بلورة واحدة، بل تتكون من ملايين الصغيرة (الحبيبات) التي تتلاقى عند حدودها. حجم الحبيبات يحدد الخواص: حبيبات ناعمة = أصلب وأمتن، حبيبات خشنة = أطرى وأهش. عند تنمو الحبيبات في — لذلك منطقة الحبيبات الخشنة بجانب اللحام هي نقطة الضعف.

أيضاً عيوب الشبكة جزء من الحياة اليومية. ذرة ناقصة (فراغ)، ذرة غريبة مدسوسة أو انزلاق (إزاحة مبنية في الشبكة) تحدد كيف يتشكل المعدن ويتصلب. معناه في جوهره: أنت تُنشئ من الانزلاقات ما يكفي ليعيق بعضها بعضاً.