kontaktAktualności » Materiałoznawstwo
Metale i ich właściwości
Każdy metal po oszlifowaniu i spolerowaniu ma wygląd zwartego, jednorodnego materiału. Jednakże przy uważnej obserwacji kawałka metalu na przełomie łatwo zauważyć, że jest to tylko materiał pozornie jednorodny. Dokładniejsze oględziny gołym okiem lub przy niewielkim powiększeniu (1O-30 razy) ujawniają jego niejednorodność, wewnętrzną strukturę. Struktura ta nazywa się makrostruktu-r ą w odróżnieniu od mikrostruktury, którą można poznać za pomocą specjalnych mikroskopów polaryzacyjnych.
Struktura metali i stopów
Metale. Wszystkie metale składają się z niezliczonej liczby oddzielnych ziarn - kryształów, ciasno do siebie przylegających i silnie związanych wewnętrznymi siłami spójności. Dlatego metale zaliczane są do ciał krystalicznych. Ich krystalizacja następuje podczas stygnięcia płynnego, roztopionego metalu. Proces ten przebiega w następujący sposób: podczas chłodzenia płynnego metalu jego krzepnięcie zaczyna się od tworzenia zarodków krystalizacji, w których atomy metalu układają się w określonym porządku, tworząc kryształ w formie Prawidłowej bryły geometrycznej - sześcianu, trapezoidu itp. W procesie krystalizacji metali pojawia się jednak równocześnie wiele zarodków krystalizacji, dlatego prawidłowo zbudowanych kryształów jest bardzo mało lub nie ma ich wcale, ponieważ rosnące równocześnie kryształy przeszkadzają sobie wzajemnie w wytworzeniu prawidłowych form. Na skutek tego wzrost naroży kryształów ulega zahamowaniu, kryształy zaokrąglają się nie osiągając prawidłowych form geometrycznych. Takie kryształy nazywają się ziarnami lub krystalitami.
Im szybciej metal stygnie, tym więcej pojawia się ośrodków krystalizacji i tym drobniejsze są tworzące się kryształy. Różne są rozmiary ziarn metali - od kilku centymetrów w lanym, wolno chłodzonym metalu do tysięcznych części milimetra w szybko chłodzonym i mechanicznie obrobionym metalu.
Forma i rozmiary kryształów zależą nie tylko od warunków w jakich powstają, ale również od późniejszej obróbki metalu. Jeśli odlany metal o gruboziarnistej strukturze zostanie poddany obróbce mechanicznej -kuciu, tłoczeniu, walcowaniu itp., wówczas zmieni się struktura metalu, nastąpi zmniejszenie ziarn. Duże kryształy ulegną rozdrobnieniu na wiele małych, zmieni się też ich forma - jedne ulegną spłaszczeniu, inne wydłużeniu w zależności od kierunku działania przyłożonej siły. i
Wraz ze zmianą rozmiarów i form kryształów zmieniaj ą się mechaniczne własności metali. Stają się one twardsze a równocześnie bardziej kruche, stają się bardziej sprężyste, a równocześnie tracą plastyczność, stają się mniej ciągliwe. Na skutek długotrwałej obróbki mechanicznej, np. przez głębokie wyklepywanie, powodującej kruszenie kryształów, można doprowadzić metal do takiego stanu, w którym z plastycznego stanie się twardy a równocześnie kruchy, łatwo rozpadający się przy próbie dalszego odkształcania. Taki metal nazywamy utwardzonym, umocnionym przez nadmierny zgniot.
Jeżeli utwardzony metal zostanie ogrzany do odpowiedniej temperatury, to jego struktura ponownie ulegnie zmianie. Drobne ziarna zginą, a na ich miejscu pojawią się duże, ale już nie takie jak w metalu lanym. Rozmiary ziarn będą mniej lub bardziej równe we wszystkich kierunkach. Taką strukturę nazywamy równoosiową.
Stopy. W wyrobach artystycznych rzadko spotyka się metale w stanie czystym, najczęściej używa się do ich wyrobu stopy metali. Stopy charakteryzują się różnorodnymi właściwościami. Znając teorię można tworzyć takie stopy, które w zależności od potrzeby mają ściśle określone pożądane właściwości.