• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Struktura metalu

    Przeczytaj także...
    Rentgenografia strukturalna – technika analityczna używana w krystalografii i chemii. W krystalografii jest stosowana w celu ustalenia wymiarów i geometrii komórki elementarnej tworzącej daną sieć krystaliczną. W chemii metoda ta umożliwia dokładne ustalenie struktury związków chemicznych tworzących analizowane kryształy.Martenzyt – pierwotnie nazwa jednej z metastabilnych struktur, występująca w stopach Fe-C, charakteryzująca się bardzo dużą twardością. Wywodzi się od nazwiska niemieckiego metalurga, Adolfa Martensa (1850 – 1914). Obecnie przez określenie martenzyt należy rozumieć wszystkie struktury, które powstają w wyniku szeroko rozumianych przemian martenzytycznych.
    Hartowanie – rodzaj obróbki cieplnej materiału polegający na nagrzaniu danego materiału do odpowiedniej temperatury zwanej temperaturą hartowania, wytrzymaniu w tej temperaturze przez czas konieczny do przebudowy struktury wewnętrznej materiału (głównie przemian fazowych) oraz następnym odpowiednio szybkim schłodzeniu. Po tak przeprowadzonym zabiegu w materiale powstają lokalne koncentracje naprężeń powodujące zwykle wzrost własności wytrzymałościowych: twardości, wytrzymałości, granicy plastyczności i sprężystości oraz odporności na ścieranie kosztem wzrostu kruchości oraz spadku plastyczności i wydłużenia.
    Mikrofotografie zgładów metalograficznych (przykłady)
    Mikrofotografia stopu miedź-srebro
    Mikrofotografia stopu miedź-cyna (brązy)
    Mikrofotografia stali martenzytycznej
    Mikrofotografia stali podeutektoidalnej

    Struktura metalu – wewnętrzna budowa metalu, charakteryzowana przez:

    Zgład metalograficzny w metaloznawstwie jest to pobrana skośnie, poprzecznie lub podłużnie względem osi materiału i odpowiednio przygotowana próbka do badań mikroskopowych.Wydawnictwa Naukowo-Techniczne (WNT) – polskie wydawnictwo założone w 1949 z siedzibą w Warszawie, do 1961 działało pod firmą Państwowe Wydawnictwa Techniczne.
  • liczbę, skład chemiczny i strukturę krystaliczną faz
  • wielkość i kształt ziaren poszczególnych faz i ich wzajemne rozmieszczenie
  • stopień zdefektowania sieci krystalicznych i sposób przestrzennego rozmieszczenia defektów
  • Struktura decyduje o mechanicznych właściwościach metalu i jego odporności na korozję. Jest zależna od warunków zastosowanej obróbki cieplnej (np. hartowanie, odpuszczanie, wyżarzanie) lub plastycznej (np. walcowanie, kucie).

    Obróbka cieplna – zbiorcza nazwa obróbek materiałów metalowych polegających na odpowiednim nagrzewaniu, wygrzewaniu i chłodzeniu do zadanych temperatur i z określoną szybkością, w celu zmiany własności stopu w stanie stałym. Celem stosowania operacji i zabiegów obróbki cieplnej jest np. zmiana własności mechanicznych i plastycznych poprzez zmianę struktury. Operacje te przeprowadza się również z zastosowaniem dodatkowych czynników np. obróbki mechanicznej lub chemicznej.Defekty struktury krystalicznej – niedoskonałości kryształów polegające na punktowym lub warstwowym zerwaniu regularności ich sieci przestrzennej. Defekty występują praktycznie we wszystkich rzeczywistych kryształach. Wynikają one z natury procesu krystalizacji.

    W czasie badań struktury są stosowane takie metody badawcza, jak np. rentgenografia strukturalna, mikroskopia optyczna (metalograficzne badania mikroskopowe), mikroskopia elektronowa. Określa się m.in. objętości oraz udziały objętościowe poszczególnych faz. Podstawą określania objętościowych udziałów poszczególnych elementów struktury jest obserwacja „zgładów”, np. pod mikroskopem świetlnym. Wyróżnia się kilka klasycznych metod opracowywania wyników obserwacji:

    Obróbka cieplna – zbiorcza nazwa obróbek materiałów metalowych polegających na odpowiednim nagrzewaniu, wygrzewaniu i chłodzeniu do zadanych temperatur i z określoną szybkością, w celu zmiany własności stopu w stanie stałym. Celem stosowania operacji i zabiegów obróbki cieplnej jest np. zmiana własności mechanicznych i plastycznych poprzez zmianę struktury. Operacje te przeprowadza się również z zastosowaniem dodatkowych czynników np. obróbki mechanicznej lub chemicznej.Odlewnictwo – technologia (niekiedy sztuka lub umiejętność) polegająca na zalewaniu uprzednio przygotowanej formy ciekłym materiałem, najczęściej stopem metali, ale również gipsem, woskiem czy tworzywami sztucznymi oraz takim sterowaniu procesem krzepnięcia lub reakcji chemicznej tężenia odlewu, aby otrzymać wyrób o odpowiedniej strukturze i właściwościach. Do odlewnictwa zalicza się także techniki przygotowania form odlewniczych (formierstwo) oraz obróbki odlanych obiektów.
  • metoda planimetrowania:
  • pomiary powierzchni z użyciem siatki naciętej na okularze mikroskopu
  • pomiary powierzchni pojedynczych cząstek, widocznych pod mikroskopem
  • planimetrowanie powierzchni ziaren na powiększonych fotografiach powierzchni
  • metoda liniowa – pomiary długości odcinków linii prostej, przecinającej pole widzenia, które przechodzą przez ziarna poszczególnych faz
  • metoda punktowa – określanie łącznej liczby węzłów siatki pomiarowej, które leżą w częściach pola obrazu mikroskopowego, zajmowanych przez poszczególne fazy
  • W metaloznawstwie i metalurgii są stosowane pojęcia podstawowe:

    Metalurgia – nauka o metalach, obejmująca m.in. obróbkę plastyczną, odlewnictwo, metaloznawstwo i metalurgię ekstrakcyjną. Przedmiotem badań metalurgii jest obróbka rud metali aż do produktu końcowego (np. kabel miedziany, drzwi samochodowe, profile aluminiowe). W języku potocznym utożsamiana jest często z hutnictwem, przy czym hutnictwo zajmuje się wyłącznie metalurgią ekstrakcyjną. Obecnie procesy ekstrakcji metali stanowią niewielki odsetek przedmiotów badań metalurgii, która skupia się głównie na przetwórstwie metali, czyli wytwarzaniu przedmiotów użytkowych.Srebro (Ag, łac. argentum) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Jest srebrzystobiałym metalem, o największej przewodności elektrycznej i termicznej. W przyrodzie występuje w stanie wolnym, a także w minerałach, takich jak argentyt czy chlorargyryt. Większość wydobywanego srebra występuje jako domieszka rud miedzi, złota, ołowiu i cynku.
  • struktura pierwotna – charakterystyczna dla metalu bezpośrednio po otrzymaniu odlewu
  • struktura wtórna – uzyskiwana w efekcie cieplnej i plastycznej obróbki odlewu
  • Ekstrapłaszczyzny i struktura mozaikowa
    Jeden z rodzajów przemiany porządek–nieporządek

    Zdefiniowane pojęcia:

    Miedź (Cu, łac. cuprum) – pierwiastek chemiczny, z grupy metali przejściowych układu okresowego. Nazwa miedzi po łacinie (a za nią także w wielu innych językach, w tym angielskim) pochodzi od Cypru, gdzie w starożytności wydobywano ten metal. Początkowo nazywano go metalem cypryjskim (łac. cyprum aes), a następnie cuprum. Posiada 26 izotopów z przedziału mas 55-80. Trwałe są dwa: 63 i 65.Wyżarzanie – jeden z zabiegów obróbki cieplnej polegający na nagrzaniu materiału do określonej temperatury, wytrzymaniu przy tej temperaturze oraz następnym powolnym studzeniu. Celem obróbki jest przybliżenie stanu materiału do warunków równowagi.
  • struktura anormalna – spotykana w stali nawęglonej i silnie odtlenionej z użyciem Al, drobne ziarna austenitu mają w warstwie powierzchniowo nawęglonej grube wydzielenia cementytu, często otoczone wolnym ferrytem
  • struktura bambusowa – występująca w cienkich drutach, charakteryzująca się występowaniem wydłużonych ziaren, których granice przecinają przekrój drutu
  • struktura mozaikowa (struktura komórkowa układu dyslokacji) – charakteryzująca się istnieniem obszarów (bloków, komórek) monokryształu lub ziarna, w których liczba dyslokacji jest mała, pomiędzy którymi znajdują się obszary z gęstym splotem dyslokacji (powstawanie bloków mozaiki wiąże się z uporządkowaniem defektów sieci krystalicznej, np. w płaszczyźnie)
  • struktura rozdrobniona odlewu – otrzymywane w czasie krzepnięcia odlewów w warunkach zapobiegających powstawaniu struktur słupkowych, np. pod wpływem ruchu cieczy, tarcia, oddziaływania drgań (dźwiękowych i ultradźwiękowych), fal elektromagnetycznych
  • struktura pasmowa (pasemkowa) – powstająca w czasie walcowania (obróbka plastyczna na gorąco) jako wewnętrzne wady wyrobu, np. pasma zanieczyszczeń niemetalicznych lub wyciągnięte ziarna nie przekrystalizowane ziarna struktury pierwotnej
  • struktura skoagulowana – zawierająca ziarna sferoidalne, powstająca np. w stali zawierającej węgliki w czasie wyżarzania zmiękczającego (zobacz: obróbka termiczna)
  • struktura słupkowa (struktura Śmiałowskiego) – powstająca w czasie krystalizacji stopów jednofazowych w warunkach sprzyjających występowaniu przechłodzenia stężeniowego
  • struktura ultradrobnoziarnista – charakteryzująca się średnicą ziaren rzędu mikrometrów, powstająca w wyniku procesów obróbki cieplnej lub cieplno–mechanicznej stopów dwufazowych, prowadzonych w celu uzyskania metalu o wysokiej wytrzymałości w temperaturach niskich i plastycznych w temperaturach wysokich
  • struktura Widmannstättena – powstająca np. po wygrzewaniu stali podeutektoidalnej lub staliwa, powodującym rozrost ziaren austenitu, a następnie chłodzeniu, w czasie którego wydzielają się kryształy ferrytu w formie igieł, przecinających się pod kątami 60, 90 i 120°; metal o takiej strukturze jest kruchy (może pękać w czasie walcowania)
  • struktura włóknista – powstająca po silnych odkształceniach plastycznych, wywołujących kierunkowe ułożenie elementów struktury (ziaren metalu i wtrąceń niemetalicznych), trudna do usunięcia metodą obróbki cieplnej
  • Przypisy

    1. Encyklopedia techniki – Metalurgia. Katowice: Wydawnictwo "Śląsk", 1978, s. 722–724. (pol.)
    2. "Leksykon naukowo-techniczny z suplementem". T. P–Ż. Warszawa: WNT, 1989, s. 449, 940. ISBN 83-204-0969-1.
    Korozja (łac. corrosio – zżeranie) – procesy stopniowego niszczenia materiałów, zachodzące między ich powierzchnią i otaczającym środowiskiem. Zależnie od rodzaju materiału dominujące procesy mają charakter reakcji chemicznych, procesów elektrochemicznych, mikrobiologicznych lub fizycznych (np. topnienie i inne przemiany fazowe, uszkodzenia przez promieniowanie).Brązy – stopy miedzi z cyną lub innymi metalami i ewentualnie innymi pierwiastkami, w których zawartość miedzi zawiera się w granicach 80-90% wagowych (stopy miedzi, które nie noszą nazwy "brąz", to mosiądze – stopy miedzi i cynku oraz miedzionikiel – stop miedzi z niklem). Składy brązów specyfikuje Polska Norma PN-xx/H-87050.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Język polski (polszczyzna) – język naturalny należący do grupy zachodniosłowiańskich (do których należą również czeski, słowacki, kaszubski, dolnołużycki, górnołużycki i wymarły połabski), stanowiących część rodziny indoeuropejskiej.
    Metalograficzne badania mikroskopowe - wykonane są w celu zbadania mikrostruktury metali przeprowadza się najczęściej za pomocą mikroskopu optycznego, stosując powiększenia od około 20 – 1800 - krotnych. Stosowany do badań metali mikroskop, zwany mikroskopem metalograficznym, różni się od powszechnie znanych mikroskopów biologicznych, gdyż umożliwia obserwacje próbki w świetle odbitym od jej powierzchni. Wynika to stąd, że próbki metali – nawet najcieńsze – są nieprzeźroczyste i nie można dlatego stosować do ich oświetlania światła przechodzącego przez preparat. Stąd konieczność szlifowania i polerowania powierzchni metalu do lustrzanego połysku. Próbkę metalu przygotowaną do obserwacji mikroskopowych nazywamy szlifem lub zgładem metalograficznym.
    Sieć krystaliczna - w mineralogi i krystalografi jest to szczególne ułożenie atomów lub cząsteczek w ciele stałym. Sieć krystaliczna charakteryzuje się uporządkowaniem dalekiego zasięgu oraz symetrią. Najmniejszą, powtarzalną składową sieci krystalicznej jest komórka elementarna. Długości krawędzi komórki i kąty między nimi zawarte są określane mianem stałych sieci krystalicznej. Własności symetrii sieci krystalicznej zawierają się w grupach przestrzennych. Typ sieci krystalicznej w głównej mierze determinuje występowanie różnych własności (np. łupliwość, przeźroczystość).
    Mikroskop elektronowy — mikroskop wykorzystujący do obrazowania wiązkę elektronów. Mikroskop elektronowy pozwala badać strukturę materii na poziomie atomowym. Im większa energia elektronów tym krótsza ich fala i większa rozdzielczość mikroskopu.
    Obróbka plastyczna – metoda obróbki metali i ich stopów polegająca na wywieraniu narzędziem na obrabiany materiał nacisku przekraczającego granicę jego plastyczności, mającego na celu trwałą zmianę kształtu i wymiarów obrabianego przedmiotu, a także zmianę struktury powodująca zmianę właściwości. Proces kształtowania może przebiegać w warunkach: na gorąco, na półgorąco lub na zimno. Klasyfikacja ta zależy od temperatury rekrystalizacji (odkuwki) odkształcanego metalu, a także – precyzyjniej – od prędkości odkształcenia w odniesieniu do prędkości rekrystalizacji. Ze względu na sposób odkształcenia, rozróżnia się głównie:
    Faza termodynamiczna – jednolita część układu fizycznego, oddzielona od innych powierzchniami międzyfazowymi, zwanymi granicami faz, na których zachodzi skokowa zmiana własności fizycznych lub chemicznych. Najprostszym przykładem zawsze odrębnych faz są jednorodne ciała będące w różnych stanach skupienia (np. woda i lód, woda i para wodna). I tak:
    Odpuszczanie – rodzaj obróbki cieplnej, której poddawana jest stal wcześniej zahartowana. Celem odpuszczania jest usunięcie naprężeń hartowniczych oraz zmiana własności fizycznych zahartowanej stali, a przede wszystkim zmniejszenie twardości, a podniesienie udarności zahartowanej stali.

    Reklama