2. Metalografie - zabývá se pozorováním a zkoumáním vnitřní stavby neboli struktury (slohu) kovů a slitin Vnitřní stavba kovů a slitin ATOM protony, neutrony v jádře elektrony v obalu atomu ve vrstvách Jednotlivé atomy se slučují v MOLEKULY, kde jsou na sebe vázány chemickou vazbou. Krystalové mřížky Všechny kovy (kromě rtuti) jsou za běžné teploty krystalickými látkami. Uspořádání atomů (molekul) v látce je dáno prostorovou (krystalickou) mřížkou. 1. Krystalická mřížka prostorově středěná Základním tvarem je krychle, v jejíchž rozích jsou atomy. Vzdálenost mezi atomy označujeme jako mřížkovou konstantu a. V této mřížce krystalizuje 13 kovů, většinou jde o kovy, které jsou za studena málo plastické (např. železo α a δ, Cr, W, atd. ) 2. Krystalická mřížka plošně středěná Má těsnější uspořádání atomů než prostorově středěná mřížka. V této soustavě krystalizují kovy, které jsou za studena velmi tvárné (např. Ca α, Fe γ, Ni, Ag, Au, Pb) 3. Šesterečná mřížka Má tvar šestibokého hranolu. Krystalizuje v ní např. Zn, Mg.
Nedokonalosti v krystalové mřížce Struktura všech kovů je polykrystalická skládá se z většího počtu krystalů. Při krystalizaci nevznikají pravidelné krystaly, vznikají tzv. zrna. Růst zrn začíná v tzv. krystalizačních centrech. Zrna se od sebe liší hlavně rozdílnou prostorovou orientací mřížek. Bodové poruchy mřížek Čárové poruchy mřížek Dislokace v mřížce se vyskytuje nadbytečná vrstva atomů.
Díky poruchám v krystalických mřížkách můžeme kovy zpracovávat (tvářet, slévat, ). Kovy a jejich slitiny Vlastnosti kovů Lesklé Mají vysokou tažnost a kujnost Mají vysokou tepelnou a elektrickou vodivost Mají elektropozitivní (zásaditý) charakter 3 základní skupiny kovů A alkalické kovy Na, K, Ca T technicky cenné nejcennější kovy Cr, Fe, Co, Ni, B kovy s některými vlastnostmi nekovů C, B, Si, As, Způsoby vznikání slitin 1. Slití dvou nebo více roztavených kovů 2. Rozpuštění malých kousků tuhého přisazovaného kovu či nekovu ve velkém množství roztaveného základního kovu. 3. Difůze žíhání nebo působení vyšších teplot Dělení slitin podle složek: Podvojné (binární) Potrojné (ternální) Počtverné (kvarternální) Komplexní Všechny slitiny krystalizují.
Chladnutí a ohřev kovů Nepolymorfní kov I teplota kovu klesá II v okamžiku vzniku prvních krystalů se pokles zastaví a teplota se namění během celé krystalizace III po ztuhnutí křivka stále klesá Tepelná hysteréze je vyvolána vnitřními odpory ve vnitřní stavbě kovů a skutečností, že každá fáze si svůj stav chce podržet co nejdéle. Polymorfní kov U polymorfních kovů dochází během tuhnutí (tavení) k překrystalizaci původní krystaly se přemění na krystaly s jinou krystalickou mřížkou a jinými vlastnostmi alotropické změny. U jednoho kovu může existovat i několik alotropických modifikací, každá však existuje v jiném teplotním rozmezí.
Stav, v němž se vyskytuje volně chlazený kov (krystaly α), je stav stabilní, ostatní modifikace jsou metastabilní. Polymorfní kovy jsou např. Fe, Mn, Co, Sn, Ti, Polymorfie železa do 911 C stabilní modifikace α krychlová mřížka, prostorově sředěná 911 C až 1392 C metastabilní modifikace γ krychlová mřížka, plošně středěná 1392 C až 1539 C metastabilní modifikace α (může být označeno i jako δ, protože je metastabilní) Nad 1539 C tavenina 760 C Curieho bod železo ztrácí feromagnetické vlastnosti a stává se paramagnetickým (nemagnetickým) 760 C 911 C může být označeno jako β, protože je paramagnetické Základní binární slitiny a jejich rovnovážné digramy Dva kovy A a B jsou v tuhém i tekutém stavu úplně rozpustné I 80% A, 20% B II 50% A, 50% B III 20% A, 80% B LIKVIDUS křivka, která vznikne spojením bodů počátků krystalizace SOLIDUS křivka, která vznikne spojením bodů konců krystalizace Tuhý roztok krystal, který obsahuje atomy obou složek
Substituční tuhý roztok atomy přísadového kovu obsazují zcela náhodně uzlová místa v mřížce základního kovu. Intersticiální tuhý roztok atomy přísadového kovu se ukládají v intersticiální (mezimřížkové) poloze Dva roztoky A a B jsou v tekutém stavu úplně rozpustné, v tuhém stavu nerozpustné EUTEKTIKUM tvoří ve slitinách strukturu, která je rozeznatelná pod mikroskopem Eutektikum páskové (lemelární) jemné pásky vytvořené destičkovými krystaly obou kovů, uloženými těsně vedle sebe Eutektikum zrnité (lobulární) jeden kov tvoří základní hmotu a v ní jsou uloženy krystaly kovu druhého ve tvaru jemných zrníček. Eutektikum krystalizuje vždy sekundárně. Primárně krystalizují vždy krystaly, které tvoří kostru a eutektikum pak vyplňuje prostor mezi těmito primárně vzniklými krystali.
Dva kovy A a B se změnou rozpustnosti v tuhém stavu Křivky solidu určují oblast vzájemné rozpustnosti obou kovů Eutektická přímka určuje oblast vzájemné nerozpustnosti obou kovů. SEGREGACE při dostatečně vysoké teplotě rovnovážného stavu nasycení se vylučuje nová fáze přednostně na hranicích zrn. Množství vyloučeného segregátu je velmi malé, takže jeho vylučování není spojeno s žádným teplotním jevem. V praxi se segregace projevuje změnou vlastností kovů (např. zmenšením houževnatosti). PRECIPITACE vylučování jemných částic nových fází z přesyceného roztoku uvnitř zrn. Podmínkou precipitace je vznik tuhého roztoku, tato podmínka je splněna pouze v soustavě s omezenou rozpustností v tuhém stavu, při čemž s klesající teplotou se rozpustnost musí zmenšovat. Projevuje se zvýšenou tvrdostí a zvýšením meze kluzu.
Metastabilní soustava Fe Fe 3C EUTEKTOID heterogenní struktura, která vznikne difúzním rozpadem tuhého roztoku ve dvě chemicky a krystalograficky odlišné fáze. FERIT tuhý roztok C v železe α (max 0,02% C při teplotě 727 C) AUSTENIT tuhý roztok C v železe γ (max 2,14% C při teplotě 1147 C) PERLIT eutektoid z lamelek feritu a cementitu v poměru 6:1. Vzniká rozpadem austenitu při teplotě 727 C obsahující 0,764% C. CEMENTIT karbid železa Fe 3 C, obsahuje 6,67% C. Je křehký, tvrdý, není tvárný. Nemá alotropické přeměny, při teplotě 217 C ztrácí feromagnetické vlastnosti. LEDEBURIT eutektikum z lamelek austenitu a cementitu v pomětu 1:1. Vzniká při teplotě 1147 C a obsahuje 4,3% C.