Метална конструкция
Метали под микроскоп
Всички метали са съставени от огромен брой кристални зърна, които са свързани помежду си. Такава гранулирана кристална структура на веществото може да се види с помощта на специални микроскопи, наречени металографски. Те се различават от обичайните по това, че използват метално странично осветление, тъй като металите са непрозрачни и не могат да бъдат осветени отдолу. В такива микроскопи източникът на светлина е разположен така, че част от лъчите да се отразят от повърхността на металите и да попаднат в лещата.
Фигура: 1. Метален микроскоп.
Горе вдясно - светлинните лъчи, отразени от повърхността на тънкия участък, влизат в обектива на микроскопа. Отдолу вдясно - повърхността от чисто желязо, видима с метален микроскоп.
Фигура 1 показва един от тези микроскопи. Преди да разгледате проба в нея, металната повърхност се почиства старателно с шкурка, полира се и се полира до огледално покритие. Такава проба се нарича тънък участък. След това повърхността на тънкия участък се подлага на така нареченото офорт, за което се намокря за 2-3 минути с разтвор, най-често съдържащ азотна киселина и етилов алкохол. Други решения се използват и за офорт на тънки участъци. Те го правят по тази причина: различни зърна от сплавта се разтварят неравномерно с киселина, в резултат на което на повърхността на метала се появяват отделни кристални повърхности и когато осветената част на микросечението се осветява, тогава част от зърната отразява светлината, падаща върху тях директно върху обектива. Тези места изглеждат светлина под микроскопа. Други зърна отразяват светлината отстрани, така че изглеждат тъмни. Под микроскопа местата на адхезия на отделни кристални зърна, така наречените междукристални области, придобиват различен нюанс и равномерен цвят (фиг. 2).
Фигура: 2. Полирана плоча под микроскоп (гравираща стомана с 2% алкохолен разтвор на азотна киселина).
Използването на метален микроскоп даде възможност да се установи каква структура имат металите, как са разположени отделни зърна в сплавта, кои неметални включвания съдържат сплави, отражение на пукнатини на повърхността на сплавите и др. Фигура 3 показва микрофотография от чугун, където отделните включвания на графит са ясно видими.
Фигура: 3. Графит в чугун (тъмни включвания):
a-ламеларен графит в обикновен сив чугун; b-фино-ламеларен графит в модифициран сив чугун (модификация 0,15%); n-нодуларни графитни включвания в чугун, модифициран с магнезий (× 100).
Понастоящем металният микроскоп е един от инструментите във всяка лаборатория, където се изследват свойствата на различни метали и сплави.
Кристална решетка от метали
Вече сте запознати с кристалите. Така например, когато изучавате трапезна сол, знаете, че тя се състои от 8 отделни кристала с кубична форма. Самата дума "кристал" идва от гръцката дума "crystallos", което означава "лед". В бъдеще това беше името на всички твърди тела, които имат определена геометрична форма. В природата по-голямата част от твърдите вещества са в кристално състояние. Желязото, като едно от твърдите вещества, също образува кристали, когато се втвърди. Железният кристал има кубична решетка. Въпреки това, гледайки повърхността на метал под микроскоп, няма да видим тази правилна кубична кристална форма. Неправилната форма на кристалите възниква, защото по време на втвърдяването му в стопилката се появяват много малки ядра, които образуват по-големи кристали. Тези големи кристали, сблъсквайки се, започват да се притискат, притискат един друг. Следователно огромно количество кристали се откриват едновременно в втвърдяващия се слитък на метала. Нарушаването на формата им се улеснява не само от факта, че те се бутат един друг, но и от неравномерната температура в различните места на охлаждане. Отделните кристални зърна в втвърдения метал имат различни форми и размери. Те са разделени един от друг със слой, който се състои от различни неметални включвания. Тези неметални включвания винаги присъстват в едно или друго количество в метала.