MICROSTRUTTURA DEI METALLI

I metalli sono formati da piccolissimi granelli incastonati tra loro in modo disordinato chiamati grani.

LEGAME METALLICO

legame chimico che tiene uniti gli atomi

I grani sono di natura cristallina: gli atomi dei cristalli hanno una distanza regolare tra loro e quindi risultano ordinati nello spazio

spiegata dalla teoria di Drude:

nel solido metallico c'è una nube di elettroni che hanno trasformato gli atomi di provenienza in ioni.

questa nube avvolge gli ioni positivi

gli ioni hanno una posizione fissa, mentre gli elettroni si muovono liberamente all'interno del metallo.

in questo modo tengono gli ioni metallici insieme

per questo i metalli sono ridotti in lamine (malleabilità) e in fili (duttilità).

SOLIDIFICAZIONE DEI METALLI

Gli atomi che formano la massa metallica liquida hanno un'elevata energia che li fa muovere più velocemente in base alla temperatura.

quando si raffredda, il materiale passa dallo stato liquido a quello solito attraverso due fasi:

NUCLEAZIONE: Quando arrivano alla temperatura di solidificazione, gli atomi, non si muovono molto e si uniscono in piccoli nuclei, che formano i primi reticoli solidi

CRESCITA: gli atomi dei nuclei solidificati attraggono quelli del liquido vicino e aumentano il loro volume. quando si solidificano si crea il grano cristallino.

dipende dalla

velocità di raffreddamento:

lenta: genera la formazione di pochi germi di solidificazione che sviluppandosi formano grossi grani cristallini = struttura a grano grossolano

veloce provoca la formazione di molti germi che sviluppandosi creano piccoli grani cristallini = struttura a grano fine

in questo caso i cristalli interni che si sono formati per ultimi vengono schiacciati da quelli formati prima.

questo genera un forte stato di tensione interna e il materiale sviluppa un'elevata durezza e fragilità

il metallo solidificato ha una forma irregolare

gli atomi però non sono del tutto fermi ma oscillano intorno alla loro posizione di equilibrio. Gli atomi sono fermi sono alla temperatura dello 0 assoluto.

se si esaminano i grani cristallini dei metalli si osserva che:

gli atomi sono tutti allineati su determinate direzioni

gli allineamenti formano piani di atomi

le distanze tra atomi e tra piani è sempre uguale

unendo con linee immaginarie i baricentri (centro) degli atomi si ottiene un reticolo di rete (reticolo cristallino)

tutti i reticoli si generano dalla ripetizione di un reticolo fondamentale (Cella unitaria)

sono 14 tipi. Le lettere a,b,c indicano le distanze reticolari; le lettere alfa, beta e gamma, gli angoli.

le forme sono:

cubica a corpo centrate: sistema compatto, molto stabile e difficilmente deformabile.

cubica a corpo centrato: più compatto e facilmente deformabile meccanicamente.

esagonale compatta: sistema stabile , compatto e facilmente deformabile meccanicamente.

i metalli che cristallizzano con questo tipo di struttura (ferro) hanno determinate caratteristiche:

  • elevato punto di fusione;
  • scarsa lavorabilità a freddo;
  • poca malleabilità;
  • media duttilità

i metalli che cristallizzano con questo tipo di struttura (ferro) hanno determinate caratteristiche:

  • facilmente lavorabili a freddo;
  • duttili;
  • molto tenaci;
  • buoni conduttori termici ed elettrici.

15 metalli sono polimorfi: possono cristallizzare in 2 o + tipi di celle. Queste forme sono dette forme allotropiche