Кристаллическое строение металлов

П.1. Пример оформления титульного листа........................................... 157

П.2. Пример выполнения домашней работы ««Анализ двойных
диаграмм»........................................................................................... 158

П.3. Диаграмма «Железо – азот».............................................................. 163

П.4. Диаграмма «Медь – бериллий»........................................................ 164

П.5. Диаграмма «Медь – алюминий»...................................................... 165

Редактор Т. А. Москвитина

Компьютерная верстка – Е. В. Беспалова

ИД № 06039 от 12.10.2001 г.

Сводный темплан 2011 г.

Подписано в печать 11.03.11. Формат 60×84 ¹/₁₆. Бумага офсетная.

Отпечатано на дупликаторе. Усл. печ. л. 10,5. Уч.-изд. л. 10,5.

Тираж 200 экз. Заказ 172.

_________________________________________________________

Издательство ОмГТУ. 644050, г. Омск, пр. Мира, 11; т. 23-02-12

Типография ОмГТУ

Ю.Г. Дорофеев, В.И. Устименко, В.А. Червоный

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Учебное пособие для дистанционного обучения

Новочеркасск 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ
1. КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ
1.2. Дефекты кристаллического строения металлов
2. ТЕОРИЯ СПЛАВОВ
2.1. Кристаллизация металлов
2.2. Виды сплавов
2.3. Диаграммы состояния
3. ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
4.ЖЕЛЕЗО И ЕГО СПЛАВЫ
5. КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ
6. ТЕОРИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
7. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
8. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ
9. МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ С ОСОБЫМИ СВОЙСТВАМИ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ

Для металлов характерно кристаллическое строение. Взаимное расположение атомов в пространстве представляет кристаллическую решетку. Положительно заряженные ионы расположены в узлах кристаллической решетки и совершают колебания около своего среднего положения. Отрицательно заряженные электроны перемещаются вокруг ионов, образуя электронный газ. Наименьший объем кристалла, повторение которого в пространстве воспроизводит кристалл, называется элементарной кристаллической ячейкой.

Металлы имеют сложные кристаллические решетки, у которых атомы находятся не только в вершинах многогранника, но и внутри него. Наиболее характерны для металлов: кубическая объемно-центрированная (ОЦК), кубическая гранецентрированная (ГЦК), гексагональная плотно упакованная (ГПУ) и тетрагональная, представляющая собой параллелепипед и характерная для металлов в закаленном состоянии (рис.1.1).

а) б) в) г)

Рис. 1.1. Кристаллические ячейки: а – ОЦК; ‑ б – ГЦК; в – ГПУ;

г ‑ тетрагональная

В решетке ОЦК атомы находятся в вершинах куба и внутри него на пересечении пространственных диагоналей. В решетке ГЦК атомы расположены в вершинах куба и на пересечении диагоналей каждой грани. В решетке ГПУ атомы находятся в вершинах шестигранной призмы, в центре ее оснований, а также три атома находятся внутри призмы.

Для ряда металлов характерно явление полиморфизма или аллотропии, которое характеризуется существованием одного и того же элемента в разных кристаллических состояниях при разных температурах. Например, для железа характерны полиморфные превращения: α, γ и δ. Для α-Fe характерна решетка ОЦК и оно существует в интервале температур от 0 до 911 ºС, γ-Fe имеет решетку ГЦК и существует в интервале температур 911–1400 ºС, δ-Fe имеет решетку ОЦК, существует в интервале температур 1400­1539 ºС и называется высокотемпературной модификацией α-Fe. При полиморфных превращениях свойства металлов меняются скачком.