1.2. CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

1.2.1. Cấu tạo của kim loại

a. Khái niệm về kim loại

Khái niệm

Kim loại là vật thể sáng, dẻo sở hữu thể rèn được, sở hữu tính dẫn nhiệt và dẫn điện cao.

Cấu tạo mạng tinh thể của kim loại

  • Trong điều kiện thường và áp suất khí quyển hầu hết những kim loại tồn tại ở trạng thái rắn (ngoại trừ thủy ngân).
  • Mạng tinh thể là mô phỏng hình học mô tả sự sắp xếp sở hữu quy luật của những nguyên tử (phân tử) trong ko gian (Hình 1.Hai a).
  • Mạng tinh thể bao gồm những mặt đi qua những nguyên tử, những mặt này xoành xoạch song song cách đều nhau và được gọi là mặt tinh thể (Hình 1.Hai b).
  • Ô cơ sở vật chất là hình khối nhỏ nhất sở hữu cách sắp xếp chất điểm đại diện chung cho mạng tinh thể (Hình 1.Hai c). Trong thực tế để đơn thuần chỉ cần trình diễn mạng tinh thể bằng ô cơ sở vật chất của nó là đủ. Tuỳ theo loại ô cơ bản người ta xác định những thông số mạng. Ví dụ như trên ô lập phương thể tâm (Hình 1.3) sở hữu thông số mạng là a là chiều dài cạnh của ô. Đơn vị đo của thông số mạng là Ăngstrong (Angstrom), ký hiệu: A

Những kiểu mạng tinh thể thường gặp:

  • Mạng lập phương thể tâm: những nguyên tử (ion) nằm ở những đỉnh và ở tâm của khối lập phương.
    Những kim loại thuần chất sở hữu kiểu mạng này như: Feα , Cr, W, Mo, V…
  • Lập phương diện tâm: những nguyên tử (ion) nằm ở những đỉnh và giữa (tâm) những mặt của hình lập phương.

Những kim loại thuần chất sở hữu kiểu mạng này như: Feg, Cu, Ni, Al, Pb…

  • Lục giác xếp chặt: bao gồm 12 nguyên tử nằm ở những đỉnh, Hai nguyên tử nằm ở giữa Hai mặt đáy của hình lăng trụ lục giác và 3 nguyên tử nằm ở khối tâm của 3 lăng trụ tam giác cách đều nhau

Những kim loại thuần chất sở hữu kiểu mạng này như: Mg, Zn…

Tương tự sở hữu thể xem một khối kim loại thuần chất là tập hợp vô số những mạng tinh thể (hạt tinh thể) được sắp xếp hỗn độn, mạng tinh thể lại gồm vô số những ô cơ sở vật chất và dạng của từng ô cơ sở vật chất tùy thuộc vào kiểu mạng của kim loại đó.

b. Tính thù hình của kim loại

Khái niệm

Là một kim loại sở hữu thể sở hữu nhiều kiểu mạng tinh thể khác nhau tồn tại ở những khoảng nhiệt độ và áp suất khác nhau.

Đặc tính thù hình

  • Những dạng thù hình khác nhau được ký hiệu bằng những chữ loại Hy Lạp theo nhiệt độ từ thấp tới cao: α, β, γ, δ…
  • Lúc sở hữu chuyển biến thù hình thì kim loại sở hữu sự thay đổi thể tích và tính chất bên trong. Đây là đặc tính quan yếu lúc sử dụng chúng.

Ví dụ: Lúc nung nóng sắt người ta thấy ở trạng thái rắn sắt thay đổi ba kiểu mạng tinh thể ở ba khoảng nhiệt độ khác nhau (≤ 9110C, 911 – 13920C, ≥ 13920C). Vậy sắt sở hữu ba dạng thù hình được ký hiệu là: Feα, Feg, Feδ. Ta thấy sắt sở hữu ba kiểu mạng tinh thể khác nhau do đó tính chất của sắt ứng với từng kiểu mạng cũng khác nhau.

1.2.2. Cấu tạo của hợp kim

a. Khái niệm về hợp kim

Khái niệm

Hợp kim là vật thể sở hữu chứa nhiều yếu tố và mang tính chất kim loại. Yếu tố chủ yếu trong hợp kim là yếu tố kim loại.

Ưu điểm của hợp kim so với kim loại

Trong ngành cơ khí, hợp kim được sử dụng rộng rãi vì những ưu điểm sau:

  • Cơ tính hợp kim thích hợp với vật liệu chế tạo cơ khí: đối với ngành cơ khí vật liệu sử dụng phải sở hữu những yêu cầu như độ bền cao, tuổi thọ sử dụng lâu. Về mặt này thì hợp kim hơn hẳn kim loại thuần chất, chúng sở hữu độ cứng, độ bền cao hơn hẳn trong lúc độ dẻo và độ dai vẫn đủ cao.
  • Tính khoa học thích hợp: kim loại thuần chất sở hữu tính dẻo cao dễ gia công sức ép nhưng khó đúc, gia công cắt kém, ko hóa bền được bằng nhiệt luyện. Hợp kim sở hữu tính khoa học khác nhau và thích hợp với từng điều kiện gia công: gia công sức ép ở trạng thái nóng và nguội, đúc, gia công cắt, nhiệt luyện… đảm bảo cho chế tạo sản phẩm sở hữu năng suất cao.
  • Giá thành hạ hơn: dễ chế tạo hơn do ko phải khử bỏ những tạp chất một cách triệt để như kim loại.

b. Những dạng cấu tạo của hợp kim

Sở hữu thể nói tính chất của hợp kim phụ thuộc vào sự kết hợp của những yếu tố cấu tạo nên chúng. Lúc ở dạng lỏng, những yếu tố hòa tan lẫn nhau để tạo nên dung dịch lỏng. Tuy nhiên, lúc làm nguội ở trạng thái rắn sẽ hình thành những tổ chức pha của hợp kim, sở hữu thể sẽ rất khác nhau do tác dụng với nhau giữa những yếu tố. Sở hữu thể sở hữu những tổ chức pha như sau:

Tổ chức một pha (một kiểu mạng tinh thể):

  • Lúc những yếu tố trong hợp kim tác dụng hòa tan ở trạng thái rắn, gọi là dung dịch rắn.
  • Lúc những yếu tố trong hợp kim tác dụng hóa học ở trạng thái rắn, gọi là hợp chất hóa học.
  • Tổ chức hai pha trở lên (sở hữu từ hai kiểu mạng tinh thể trở lên): lúc giữa những pha trong hợp kim sở hữu tác dụng cơ học với nhau gọi là hỗn hợp cơ học.

Dung dịch rắn

Lúc nguyên tử của hai hay nhiều yếu tố được sắp xếp trong cùng một kiểu mạng. Sở hữu thể chia dung dịch rắn làm hai loại: dung dịch rắn xen kẽ và dung dịch rắn thay thế.

  • Dung dịch rắn xen kẽ. Nếu nguyên tử của yếu tố hòa tan (B) xen kẽ ở khoảng hở của những nguyên tử trong dung môi (A) thì ta sở hữu dung dịch rắn xen kẽ. Sự hòa tan xen kẽ bao giờ cũng sở hữu giới hạn.
  • Dung dịch rắn thay thế. Nếu nguyên tử của yếu tố hòa tan (B) thay thế nguyên tử của yếu tố dung môi (A) thì ta sở hữu dung dịch rắn thay thế.

Cơ tính chung của dung dịch rắn: sở hữu độ cứng thấp, độ bền thấp tuy nhiên độ dẻo và độ dai cao do sở hữu cấu tạo mạng tinh thể của kim loại thuần chất.

Hợp chất hóa học

Trong nhiều loại hợp kim, nhiều pha được tạo thành do sự liên kết giữa những yếu tố khác nhau theo một tỷ lệ nhất định gọi là hợp chất hóa học. Mạng tinh thể của hợp chất khác với mạng thành phần. Hợp chất hóa học trong hệ sở hữu tính ổn định cao hoặc sở hữu nhiều dạng hợp chất khác nhau.

Ví dụ: Yếu tố sắt và cacbon tạo nên Fe3C rất ổn định, nhưng yếu tố Cu với Zn sở hữu thể cho ta nhiều dạng hợp chất như: CuZn, Cu3Zn3, CuZn3,…

Cơ tính chung của hợp chất hóa học: sở hữu độ cứng cao, độ dòn cao do sở hữu kiểu mạng tinh thể phức tạp ko giống với kiểu mạng của kim loại thuần chất đồng thời sở hữu nhiệt độ phân hủy cao (t0nc cao).

Hỗn hợp cơ học

Trong hệ hợp kim, sở hữu những yếu tố ko hòa tan vào nhau cũng ko liên kết tạo thành hợp chất hóa học mà chỉ liên kết với nhau bằng lực cơ học thuần túy, thì gọi hợp kim đó là hỗn hợp cơ học. Tương tự hỗn hợp cơ học ko làm thay đổi mạng nguyên tử của yếu tố thành phần. Vì để tạo được liên kết cơ học nguyên tử những yếu tố thành phần khác nhau nhiều về kích thước và mạng tinh thể.

Cơ tính chung của hỗn hợp cơ học: phụ thuộc vào cơ tính của những pha tạo thành. Muốn thẩm định cơ tính của hợp kim tạo thành tại nhiệt độ xác định phải căn cứ vào tỉ lệ cấu tạo và cơ tính của những pha tạo thành.

Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *