1.4-I Cristalli Reali.

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1.4-I Cristalli Reali.

Chiamiamo "cristalli reali" i cristalli che esistono effettivamente in natura, per distinguerli dai cristalli ideali o perfetti (cui spesso si fa riferimento per comodita' di trattazione), nei quali il reticolo e' del tutto esente da deformazioni o distorsioni locali o altri difetti.
Salvo casi particolari le sostanze non esistono sotto forma di singoli cristalli o monocristalli ma hanno una struttura policristallina, essendo formate da un aggregato di cristalli elementari.
In ognuno di tali aggregati, noti anche con il nome di grani, la disposizione degli atomi puo' essere considerata in prima approssimazione regolare, ordinata e caratterizzata da un orientamento degli assi cristallografici ben definito.
Grani diversi sono separati fra loro da una zona a simmmetria irregolare chiamata giunto o bordo dei grani, la cui natura non e' ancora del tutto spiegata.In queste zone gli atomi assicurano il legame fra i cristalli adiacenti, orientati a caso l'uno rispetto all'altro.
La superficie media dei grani, riferita ad u ndato piano, puo' variare grandemente e puo' essere stimata in modo indiretto attraverso la misura del numero dei grani per unita' di area.Nel caso di metalli e leghe questo numero varia da poche unita' ad oltre 10^4 grani/mm^2.
La grandezza e l'orientamento dei grani, come pure i fenomeni che avvengono ai loro bordi, rivestono un'importanza fondamentale ai fini delle caratteristiche fisiche e meccaniche dei metalli e delle leghe.

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*Difetti nei Cristalli Reali.

E' ormai acquisito in modo definitivo, poiche' suffragato da numerosissime evidenze teoriche e sperimentali dirette, il fatto che, nei cristalli reali esistono molti tipi di imperfezioni a livello atomico, la cui influenza si riflette su tutte le proprieta'macroscopiche dei solidi.
Per limitarsi al caso dei metalli, uno dei modi comunemente adottati per classificare queste imperfezioni e' quello geometrico, secondo il quale i difetti reticolari vengono suddivisi in puntiformi, di linea e di superficie.
Le caratteristiche elettriche e magnetiche, la plasticita', l'incrudimento, l'invecchiamento, la resistenza ad alta e bassa temperatura e molte altre proprieta'dei metalli e leghe dipendono in modo diretto e indiretto dalla presenza di queste imperfezioni reticolari.

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*Difetti puntiformi.

Ai difetti puntiformi appartengono:

Vacanze reticolari

Posti reticolari del cristallo non occupati da atomi.

Atomi interstiziali

Atomi rimossi dalla loro posizione reticolare e posti in siti normalmente non occupati.

Atomi di impurezze

Atomi diversi da quelli della matrice che entrano nel cristallo in posizione interstiziale o per sostituzione di un atomo originale (soluzioni solide interstiziali o sostituzionali).

Difetti puntiformi complessi

Sono i difetti puntiformi elementari sopra elencati, raggruppati fra loro in vari modi.

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*Difetti Lineari

Ai difetti lineari appartengono le:

Dislocazioni

Irregolarita'o distorsioni di zone di piani reticolari estese lungo una direzione ( da non confondere con una serie allineata di difetti di punto).
La dislocazione puo' anche essere definita come una linea di confine che separa due regioni (di piani reticolari)in una delle quali vi e' stato scorrimento mentre l'altra e' rimasta ferma.
Il comportamento dei metalli nel corso di una deformazione plastica (laminazione, trafilatura, estrusione, ecc.)venne interpretato in modo corretto postulando l'esistenza di questo tipo di difetto, come fu poi dimostrato con esperienze dirette di microscopia elettronica per trasmissione.

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*Difetti di Superficie

Fra i difetti di superficiesi possono qui ricordare:

Contorni dei grani.

Questo difetto e' stato gia' sommariamente descritto.Sara' utile aggiungere che le zone adiacenti ai giunti dei grani sono sedi di forti campi elastici e che i bordi stessi determinano un ostacolo alla propagazione delle dislocazioni e quindi allo scorrimento dei cristalli.Inoltre il movimento dei bordi dei grani, attivato dalla temperatura, puo' essere ostacolato dalla presenza di atomi di impurezze o altre eterogeneita' che tendono a segregare lungo i giunti stessi.
Questo fenomeno viene sfruttato in pratica per la produzione di particolari tipi di acciai a grano controllato, operando con delle aggiunte di elementi quali Al,V,Ti,Zr,Nb,nel corso della elaborazione della colata.

Sub-Grani o Struttura a Mosaico.

In ogni grano o cristallo reale, oltre alla presenza dei difetti reticolari,si possono osservare di frequente delle irregolarita'di orientamento.In pratica quindi ogni grano a sua volta e' formato da un complesso di piccoli cristalli, o cristalliti, di grossezza dell'ordine di 1000 atomi.Ogni cristallite ha un orientamento ben definito,che differisce di qualche grado da quello del sub-grano adiacente.