www.srebrnykruk.pl

strzalka

Struktura metali i ich stopów


Metale po obróbce mechanicznej tj. po oszlifowaniu i spolerowaniu wydają się materiałem o strukturze zwartej i jednorodnej. Jednak ich dokładna obserwacja przy niewielkim powiększeniu lub nawet gołym okiem, ukazuje niejednorodności wewnętrznej budowy. Strukturę taką nazywa się makrostrukturą, natomiast taką widoczną tylko pod mikroskopem określa się jako mikrostrukturę.

Metale składają się z kryształów ciasno do siebie przylegających i silnie związanych wewnętrznymi siłami spójności. Dlatego zaliczamy je do ciał krystalicznych. Podczas stygnięcia płynnego metalu jego krzepnięcie zaczyna się od tworzenia zarodków krystalizacji, gdzie atomy metalu układają się tworząc kryształy w formie brył geometrycznych takich jak sześcian, trapezoid itp. Duża ilość rosnących równocześnie kryształów powoduje zahamowanie wzrostu naroży kryształów zaokrąglając je. Skutkuje to tym, iż nie osiągają one prawidłowych form geometrycznych. Nazywamy je wtedy ziarnami lub krystalitami. Im większe tempo stygnięcia tym więcej ośrodków krystalizacji i tym drobniejsze kryształy1-3. Rozmiary i forma kryształów zależą również od późniejszej obróbki metali. Obróbka mechaniczna (kucie, walcowanie itp.) powoduje rozdrobnienie dużych kryształów oraz ich spłaszczeniu lub wydłużeniu w zależności od kierunku przyłożonej siły. Jest to przyczyną zmiany właściwości mechanicznych metalu.

Długotrwała obróbka mechaniczna np. wyklepywanie powoduje kruszenie kryształów, utwardzając i czyniąc metal kruchym łatwo się rozpadającym przy próbie dalszego odkształcania. Taki metal nazywa się utwardzonym. Poddanie takiego metalu działaniu odpowiednio dobranej wysokiej temperatury spowoduje zanik drobnych ziaren i pojawienie się w ich miejsce ziaren dużych (nie takich jak w metalu lanym), mniej lub więcej równych we wszystkich kierunkach. Strukturę taką nazywamy równoosiową.

W praktyce wyrobach jubilerskich bardzo często stosuje się stopy metali. Uzyskanie czystych chemicznie metali jest bardzo trudne. i tak np. nawet w najbardziej oczyszczonej miedzi można znaleźć domieszki arsenu, bizmutu, antymonu i innych substancji. Czyste metale szlachetne z uwagi na swą miękkość są nieprzydatne do wykonywania przedmiotów artystycznych. By je utwardzić oraz poprawić właściwości takie jak ciągliwość, wytrzymałość, sprężystość oraz barwę stapia się je z innymi metalami oraz obrabia mechanicznie i termicznie. Już nasi odlegli przodkowie umieli stapiać ze sobą czyste metale np. złoto ze srebrem otrzymując stop zwany elektronem1-4.

Stopy powstają przez połączenie (wymieszanie) metodą stapiania metali z metalami lub metali z niemetalami, które po ostudzeniu pozostają w stanie stałym. Cechą charakterystyczna stopów są ich inne właściwości technologiczne w porównaniu ze składnikami wejściowymi. Metal przeważający ilościowo w stopie jest metalem podstawowym a pozostałe występujące w mniejszych ilościach są dodatkami stopowymi. Obecnie znane są również inne sposoby uzyskiwania stopów np. poprzez prasowanie, spiekanie metalicznych proszków, elektrolizę czy też kondensację par metali.



1-3 Kryształy metalu osiągają kilka centymetrów w lanym wolno chłodzonym metalu, tysięczne części milimetra w szybko chłodzonym i mechanicznie obrobionym metalu.

1-4W starożytnym Egipcie i Chinach 400 lat p.n.e. wytapiano metale z rud polimetalicznych i stopów naturalnych tworzonych przez przyrodę np. brązów.