Kristalna zgradba
A kristályrácsba épülő ötvöző anyagok megfelelő mennyiségű alkalmazásával az alapfém tulajdonságai a kívánt irányba alakíthatók. Ezért tisztán alapfém alkalmazása a fémiparban nem jellemző.
A vas legfontosabb ötvöző anyaga a szén.
A kristályszerkezet és az alakíthatóság kapcsolata
A fémek alakíthatósága függ a kristályrács szerkezetétől. Az alakítás során a külső erők hatására a fémionok a térrácsban egymáshoz képest elcsúsznak. Az elcsúszással szembeni ellenállás nagysága függ a fématomok térbeli elhelyezkedésétől.
Jól alakíthatók a lapközepes és a térközepes köbös térrácsú fémek, mivel ebben a térrácsban a síkok könnyebben elcsúsznak egymáson. Ilyen pl. az alumínium, a réz és a vas.
Rosszul alakíthatók azok a fémek, amelyek hexagonális rácsban kristályosodnak, mint pl. a horgany. Ezek a fémek ridegek, könnyen törnek.
Kisebb erők hatására az anyagban rugalmas alakváltozás megy végbe. A kristályszerkezet nem roncsolódik, csak megnyúlik, mivel az atomok egymástól az erő hatására eltávolodnak. A terhelés megszűnését követően az anyag visszanyeri eredeti alakját.
Az anyagra ható nagyobb erők már maradandó alakváltozást okoznak. Egy adott terhelés felett az anyag elszakad.
Egy kis fémtörténelem
Az emberiség Kr.e. 7000 éve ismerte meg a fémeket, noha a fémek általános használatára csak
évezredek múlva került sor. A korai időkben csupán a természetben elemi
állapotban előforduló fémeket ismerték, így az aranyat, az ezüstöt, a rezet és
a meteorit eredetű vasat. Elképzeléseink szerint Kr.e. 4500 éve az emberek már
termésaranyat gyűjtöttek, alig ötszáz évvel később már aranymosásra utaló jelek
is fellelhetők. Feltehetően Kr.e. 4000 éve fedezték fel a termésezüstöt. A vas
sumér (mennyei fém) és egyiptomi elnevezése (égi fekete réz) a
vas meteorit eredetére utal. A mítoszokban, mondákban számtalan utalást
találunk a fémekkel kapcsolatban. Babilonban Marduk isten volt az arany
fejedelme, míg Gibilt isteni kovácsként említik. A germán mitológia szerint
Thor isten (képen) fedezte fel a vasat, az egyiptomiaknál pedig Ptah isten a
rezet.
Nem tudjuk mikor került sor az első fémolvasztásra, illetve a fémek érceikből
való előállítására. A legkezdetlegesebb fizikai megmunkálás a kalapálás
lehetett, s csak később, Kr.e. 3600 körül térhettek rá az olvasztás utáni
öntésre.
A fémekről általában
A periódusos rendszert szemlélve szembetűnik, hogy a kémiai elemek többsége a fémek közé tartozik. Az első és a második főcsoport elemei (más néven az s-mező elemei), a 3-7. főcsoport egyes elemei (más néven a p-mező elemei), valamint a mellékcsoportok összes eleme (más néven a d-mező elemei).