Stopy metali i ich
struktura
Stopy metali i ich
struktura
Spis treści
• Ogólne wiadomości o stopach metali
• Roztwory stałe i czynniki warunkujące ich
tworzenie
• Fazy międzymetaliczne
• Fazy międzywęzłowe i o strukturach
złożonych
• Mieszaniny faz
Co to są stopy?
• Stopem nazywamy tworzywo metaliczne,
składające się z dwóch lub więcej
składników, z których co najmniej jeden
stanowiący osnowę jest metalem.
• Oprócz tego stopy zawierają zwykle
domieszki, które pochodzą z procesu
wytwarzania.
• W skład stopów mogą wchodzić następujące
fazy: roztwory stałe, związki pośrednie
składników stopu, związki powstałe z
domieszek, wtrącenia niemetaliczne.
Jaki jest cel wytwarzania
stopów?
Celem wytwarzania stopów jest
zwiększenie własności (w stosunku do
własności czystych metali), np.
wytrzymałościowych, antykorozyjnych,
żaroodpornych, magnetycznych.
Zwiększenie własności
wytrzymałościowych zachodzi kosztem
własności plastycznych.
Zmiana własności fizycznych stopu
Cu-Ni w funkcji składu
chemicznego
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
20
40
60
80
100
zawartość Ni w Cu-Ni, %
T
w
ar
d
o
ść
, H
B
i
p
rz
ew
o
d
n
ic
tw
o
1
/r
-6
4
14
24
m
o
d
u
ł Y
o
u
n
g
a
E
, M
p
a
HB
1/
E
Roztwory stałe
Roztwory stałe stanowią
mieszaninę atomów różnych
składników o całkowicie
przypadkowym rozmieszczeniu w
węzłach sieci (przymiotnik „stały”
określa, że roztwór występuje w
stanie stałym).
Klasyfikacja roztworów stałych
Roztwory stałe można podzielić na:
różnowęzłowe i międzywęzłowe
W zależności od zakresu występowania na
wykresie równowagi roztwory dzielimy na:
ciągłe (o nieograniczonej rozpuszczalności
składników),
graniczne (o ograniczonej rozpuszczalności).
Struktura roztworu stałego
różnowęzłowego
A – atomy
metalu
rozpuszczalnik
a
(podstawoweg
o)
B – atomy
pierwiastka
rozpuszczoneg
o
Schemat odkształcenia sieci w
roztworze różnowęzłowym
a) ekspansja sieci
b) kontrakcja sieci
Schemat rozmieszczenia w strukturze
roztworu stałego międzywęzłowego
A – atomy
metalu
rozpuszczalnik
a
(podstawoweg
o)
B – atomy
pierwiastka
rozpuszczoneg
o
Czynniki decydujące o tworzeniu
roztworów stałych:
• Reguła elektrowartościowości ujemnej (im
mniejsza różnica tym większa tendencja do
tworzenia roztworów różnowęzłowych)
• Reguła typów sieci krystalicznej; ta sama sieć
– tendencja do tego samego roztworu
• Reguła wielkości atomów (r < 1,08, gdy r >
1,15 – roztwory graniczne)
• Reguła względnych wartościowości
(rozpuszczalność metali o wyższej
wartościowości w metalach
jednowartościowych jest większa niż metali
jednowartościowych w metalach o
wartościowości wyższej)
Fazy
międzywęzłow
e, węgliki
fazy MX
typu NaCl
cementyt
Fe
3
C
węglik
typu M
2
C
Węgliki metali przejściowych
Azotki metali przejściowych
Pytania
1.Co to są stopy i jaki jest cel wytwarzania
stopów?
2.Klasyfikacja roztworów stałych
3.Podaj czynniki warunkujące ich tworzenie