Schmieden und Walzen t - 3. Kristallite----------- Die Feinstruktur in Metallen wird beschrieben. Der Unterschied zwischen Kristall und Kristallit wird gezeigt.Es wird erklärt, warum die Metalle sich nicht unbegrenzt verformen lassen.

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	Schmieden und Walzen t

Die Themen


	3. Kristallite ----------- Die Feinstruktur in Metallen wird beschrieben. Der Unterschied zwischen Kristall und Kristallit wird gezeigt. Es wird erklärt, warum die Metalle sich nicht unbegrenzt verformen lassen.

Kristallite

Ein gut poliertes Blechstück hat auch dann, wenn man es mit einem handelsüblichen sehr starken Mikroskop vergrößert scheinbar eine glatte einheitliche Oberfläche, auf der man allenfalls Spuren, die beim Polieren erzeugt worden sind, erkennen kann.

Aber das täuscht!
Metalle besitzen eine Feinstruktur, die nur in Metallprüfungslabors mit entsprechender Ausstattung (Spezialmikroskop) nach geeigneter Vorbehandlung (ätzen) sichtbar wird.

Metalle sind aus kleinen "Stücken" zusammengesetzt.
Jedes von ihnen hat seine eigene Gestalt und seine eigene Ausrichtung und streut das einfallende Licht auf seine Art.
Jedes dieser submikroskopisch kleinen Stücke besteht aus vielen Millionen Atomen,die in der Goldstruktur angeordnet sind.
Man kann sie erkennen,
weil jedes von ihnen das Licht auf seine eigene Art streut.
Zeichnung nach Abbildung 1.5, Kap.1 aus BREPOHL, Theorie und Praxis ...

Die kleinen "Stücke" bestehen - wie Kristalle - aus einem regelmäßigen Gitter.
Es sind aber keine „richtigen“ Kristalle,

denn sie haben sie keine geometrische Form (Würfel, Oktaeder,...),

wie man sie bei Kristallen erwartet.
Sie entstehen, wenn geschmolzenes Metall abkühlt und dabei erstarrt.
Sie werden "Kristallite" genannt.

Wenn der Goldschmied das Metall schmiedet, walzt, biegt oder zieht

weicht jeder der betroffenen Kristallite auf seine Art dem Zwang aus
und ändert dabei seine Form.

Dabei verschieben sich die Gleitebenen gegeneinander.
Die Elektronenwolke wandert mit.
Kristallite, die anfangs kompakt sind
werden lang und schmal

Wenn das Metall immer weiter bearbeitet wird,
wird den Kristalliten schließlich ein Grenzzustand aufgezwungen, der sich nicht mehr verändern lässt.

Dann ist das Stück hart und elastisch
und kann bei Anwendung von Gewalt sogar brechen.

Nun muss noch erklärt werden, weshalb das Metall wieder verformbar wird, nachdem es bis zur Rotglut erwärmt wurde. Dazu muss man etwas über die Bewegungsenergie der Atomrümpfe wissen,
und man muss die Bedeutung der Fehlstellen kennen.
(nächste Seite)

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Erg. zu "1.Kugelpackung..."

Modellbilder dienen dazu, Zustände oder Vorgänge im Bereich der Atome, die nur von Spezialisten mit Hilfe der Fachsprache korrekt beschrieben werden können, zu vereinfachen und so darzustellen, dass jeder sie verstehen kann.
Für die Bilder in Abschnitt 1 gilt deshalb:
Atome sind keine kompakten Kugeln, aber sie sind in der beschriebenen Weise angeordnet,

Erg. zu "2.Metalle..."

Alle chemischen Reaktionen spielen sich im Bereich der Valenzelektronen ab; der Atomrumpf, also der Kern und die „inneren“ Elektronen bleiben dabei unverändert.
In der Formelsprache wird der Atomrumpf durch das Symbol des Elementes und seine Ladung ausgedrückt (z. B. Au+ für Gold oder Ag+ für Silber).
Für anschauliche Darstellungen („Atomrumpf-Valenzelektronen-Modell“) kann man sich Atomrümpfe als positiv geladene Kugeln vorstellen.
Valenzelektronen, die hier als konturlose „Wolke“, in der alle beteiligten Elektronen vereinigt sind, gezeichnet wurden, werden gelegentlich auch als „Punkte“, die sich ungeordnet zwischen den Rümpfen bewegen, dargestellt.

Erg.1 zu "3.Kristallite"

Kristalle sind Minerale, die eine geometrische Form besitzen (zum Beispiel: Würfel, Oktaeder, Tetraeder, Quader, Pyramide, Prisma, ...)
Ihre Bausteine (Atome, Ionen, Moleküle) sind regelmäßig („in Gittern“) angeordnet.

Erg.2 zu "3.Kristallite"

Wie Kristallite entstehen:
Wenn beim Abkühlen des heißen geschmolzenen Metalls die Schmelztemperatur erreicht wird, vereinigen sich einige der Atome, deren Bewegungsenergie gerade sehr klein ist, zu Kristallisationskeimen und ordnen sich dabei zur Goldstruktur an.I
m Laufe des Erstarrungsvorganges fangen die Keime weitere Atome ein und wachsen dabei auf Kosten der Schmelze heran.
Wenn sie größer geworden sind, und nur noch wenig Flüssigkeit übrig geblieben ist, kann jeder der kleinen Kristallkeime nur dort weiterwachsen, wo sein Nachbar ihm Platz dafür lässt.
Dabei kann keine regelmäßige Kristallform entstehen.
Nachdem die Schmelze abgekühlt ist, sind die Kristallkeime zu kleinen verschieden geformten Gebilden herangewachsen,
die dicht an dicht liegen.

Erg. zu "4.Rekristallisation"

Beachten Sie den Hinweis: „Man kann es sich so vorstellen:“
Es lässt sich nicht kontrollieren, ob Kristallkeime bei der Rekristallisation tatsächlich in freien Räumen zwischen den Kristalliten zu wachsen beginnen. Man kann es niemals sehen, denn sowohl Atome wie auch die Lücken zwischen den Kristalliten sind kleiner als die Lichtwellenlänge und können deshalb mit keinem noch so starken Mikroskop sichbar gemacht werden.

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