Φυσικές & χημικές αρχές

Κρυσταλλικό πλέγμα & δομή μικροδομής

Κυβικό χωροκεντρωμένο, κυβικό εδροκεντρωμένο, εξαγωνικό — και γιατί αυτό είναι σημαντικό

Κρυσταλλικό πλέγμα & δομή μικροδομής AI generated

Τα μέταλλα δεν στερεοποιούνται χαοτικά, αλλά σε κανονικά κρυσταλλικά πλέγματα. Ο σίδηρος αλλάζει το πλέγμα του κατά τη θέρμανση — ακριβώς αυτή η αλλαγή είναι η αιτία για , και . Όποιος γνωρίζει τους τύπους πλέγματος, κατανοεί τις σημαντικότερες μετασχηματισμούς της μεταλλουργίας χάλυβα.

Τα μέταλλα είναι κρυσταλλικά. Δηλαδή: Τα άτομά τους δεν είναι τυχαία κατανεμημένα, αλλά κάθονται σε ένα κανονικό, επαναλαμβανόμενο μοτίβο — το κρυσταλλικό πλέγμα. Το μικρότερο δομικό στοιχείο αυτού του μοτίβου λέγεται στοιχειώδες κύτταρο, και στα μέταλλα υπάρχουν κυρίως τρεις τύποι.

Κυβικό χωροκεντρωμένο (bcc): Ένα άτομο σε κάθε γωνία του κύβου συν ένα στο κέντρο. Αυτό το πλέγμα έχει ο σίδηρος σε θερμοκρασία δωματίου — ως . Είναι πυκνά πακτωμένο, αλλά οι δυνατότητες ολίσθησης των ατόμων είναι περιορισμένες.

Κυβικό εδροκεντρωμένο (fcc): Άτομα στις γωνίες συν ένα στο κέντρο κάθε έδρας. Σε αυτό το πλέγμα βρίσκεται ο σίδηρος μεταξύ 911 °C και 1392 °C — ως . Το fcc πλέγμα είναι «πιο αραιό» και παραμορφώνεται πολύ καλύτερα· ταυτόχρονα, στα κενά του διαλύονται σαφώς περισσότερα άτομα .

Εξαγωνικό πυκνότερο σφαιρικό πακέτο (hcp): Σε ψευδάργυρο, μαγνήσιο και τιτάνιο σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτό το πλέγμα έχει λίγα επίπεδα ολίσθησης — γι' αυτό αυτά τα μέταλλα παραμορφώνονται χειρότερα εν ψυχρώ.

Το καθοριστικό σημείο για σένα ως συγκολλητή: Ο σίδηρος αλλάζει το πλέγμα του κατά τη θέρμανση και την ψύξη. Στους 911 °C το bcc πλέγμα μετατρέπεται σε fcc — ο γίνεται . Κατά την ψύξη συμβαίνει το ίδιο αντίστροφα. Αυτή η αλλαγή πλέγματος είναι η αιτία για όλα όσα συμβαίνουν στη σχετικά με τη σκλήρυνση:

• Αν ο κρυώσει αργά, τα άτομα άνθρακα έχουν χρόνο να εγκαταλείψουν το fcc πλέγμα — δημιουργείται μαλακός /.

• Αν κρυώσει αστραπιαία, τα άτομα άνθρακα παγιδεύονται και τεντώνουν βίαια το πλέγμα — δημιουργείται σκληρός .

Ένα πραγματικό κομμάτι μετάλλου όμως δεν είναι μονοκρύσταλλος, αλλά αποτελείται από εκατομμύρια μικροσκοπικούς (κόκκους), που συναντιούνται στα όριά τους. Το μέγεθος κόκκου καθορίζει τις ιδιότητες: Λεπτός κόκκος = πιο σκληρός και πιο ανθεκτικός, χονδρός κόκκος = πιο μαλακός και πιο ψαθυρός. Στη ο κόκκος μεγαλώνει στη — γι' αυτό η ζώνη χονδρού κόκκου δίπλα στη ραφή είναι το αδύναμο σημείο.

Και τα σφάλματα πλέγματος είναι μέρος της καθημερινότητας. Ένα άτομο που λείπει (κενή θέση), ένα ξένο άτομο που έχει παρεισφρήσει ή μια διάταξη (μια ενσωματωμένη μετατόπιση στο πλέγμα) καθορίζουν πώς παραμορφώνεται και σκληραίνει το μέταλλο. σημαίνει στην ουσία: Δημιουργείς τόσες πολλές διατάξεις, που μπλοκάρουν η μία την άλλη.