Кристаллическая решётка и строение структуры
Объёмноцентрированная, гранецентрированная, гексагональная — и почему это важно
AI generated Металлы затвердевают не хаотично, а в регулярных кристаллических решётках. Железо при нагреве меняет свою решётку — именно эта смена и есть причина , и . Кто знает типы решёток, тот понимает важнейшие превращения в металлургии стали.
Металлы кристаллические. Это значит: их атомы расположены не случайно, а сидят в регулярном, повторяющемся узоре — кристаллической решётке. Самый маленький элемент этого узора называется элементарной ячейкой, и у металлов есть прежде всего три типа решёток.
Кубическая объёмноцентрированная (ОЦК): атом в каждом углу куба плюс один в центре. Такая решётка у железа при комнатной температуре — как . Она плотно упакована, но возможности скольжения атомов ограничены.
Кубическая гранецентрированная (ГЦК): атомы в углах плюс один в центре каждой грани. В этой решётке железо находится между 911 °C и 1392 °C — как . ГЦК-решётка «просторнее» и деформируется гораздо лучше; одновременно в её пустотах растворяется значительно больше атомов .
Гексагональная плотнейшая упаковка (ГПУ): у цинка, магния и титана при комнатной температуре. У этой решётки мало плоскостей скольжения — поэтому эти металлы хуже деформируются в холодном состоянии.
Решающий момент для тебя как сварщика: железо при нагреве и охлаждении меняет свою решётку. При 911 °C ОЦК-решётка перестраивается в ГЦК-решётку — становится . При охлаждении происходит то же самое в обратном порядке. Эта смена решётки — причина всего, что происходит при с закалкой:
• Если охлаждается медленно, у атомов углерода есть время покинуть ГЦК-решётку — образуется мягкий /.
• Если он охлаждается мгновенно, атомы углерода остаются запертыми и насильно напрягают решётку — образуется твёрдый .
Но реальный кусок металла — не монокристалл, а состоит из миллионов мельчайших (зёрен), которые соприкасаются на своих границах. Размер зерна определяет свойства: мелкое зерно = прочнее и вязче, крупное зерно = мягче и хрупче. При зерно растёт в — поэтому зона крупного зерна рядом со швом и есть слабое место.
Дефекты решётки тоже часть повседневности. Отсутствующий атом (вакансия), внедрённый чужой атом или дислокация (встроенный сдвиг в решётке) определяют, как металл деформируется и упрочняется. по сути означает: ты создаёшь так много дислокаций, что они блокируют друг друга.