Кристалічні ґратки та будова структури
Кубічна об'ємноцентрована, кубічна гранецентрована, гексагональна — і чому це важливо
AI generated Метали застигають не хаотично, а в регулярних кристалічних ґратках. Залізо під час нагрівання змінює свою ґратку — саме ця зміна є причиною , та . Хто знає типи ґраток, той розуміє найважливіші перетворення в металургії сталі.
Метали мають кристалічну будову. Це означає: їхні атоми розташовані не випадково, а сидять у регулярному, повторюваному візерунку — кристалічній ґратці. Найменший елемент цього візерунка називається елементарною коміркою, і в металів є переважно три типи таких комірок.
Кубічна об'ємноцентрована (ОЦК): атом у кожному куті куба плюс один у центрі. Таку ґратку має залізо за кімнатної температури — як . Вона щільно упакована, але можливості ковзання атомів обмежені.
Кубічна гранецентрована (ГЦК): атоми в кутах плюс один у центрі кожної грані. У цій ґратці залізо існує між 911 °C і 1392 °C — як . ГЦК-ґратка «просторіша» і набагато краще деформується; водночас у її порожнинах розчиняється значно більше атомів .
Гексагональна щільноупакована (ГЩУ): у цинку, магнію та титану за кімнатної температури. Ця ґратка має лише кілька площин ковзання — тому ці метали гірше деформуються на холоді.
Ключовий момент для тебе як зварника: залізо під час нагрівання та охолодження змінює свою ґратку. За 911 °C ОЦК-ґратка перебудовується в ГЦК-ґратку — стає . Під час охолодження відбувається те саме у зворотному напрямку. Ця зміна ґратки — причина всього, що стосується гартування під час :
• Якщо охолоджується повільно, атоми вуглецю встигають вийти з ГЦК-ґратки — утворюється м'який /.
• Якщо він охолоджується блискавично, атоми вуглецю залишаються замкненими й силоміць напружують ґратку — утворюється твердий .
Але реальний шматок металу — це не монокристал, а мільйони дрібних (зерен), які стикаються на своїх межах. Розмір зерна визначає властивості: дрібне зерно = міцніше й в'язкіше, грубе зерно = м'якше й крихкіше. Під час зерно росте в — тому зона грубого зерна поруч зі швом є слабким місцем.
Дефекти ґратки теж трапляються щодня. Відсутній атом (вакансія), вбудований чужорідний атом або дислокація (вбудоване зміщення в ґратці) визначають, як метал деформується й зміцнюється. по суті означає: ти створюєш стільки дислокацій, що вони блокують одна одну.