סגסוגות.

שלב 1 מתוך 6

מתכות מתכופפות בהחלקה

זהב טהור רך מאוד: אפשר לשקע מטיל זהב בציפורן, ומטבע של זהב טהור נשחק בתוך כמה שנים. רוב התכשיטים עשויים זהב 18 קראט: 18 חלקים זהב מתוך 24 במשקל, והשאר בדרך כלל נחושת וכסף. תערובת של מתכת עם יסודות אחרים נקראת סגסוגת.

בשיעור על הסריגים ראינו שבמתכת שכבות של יונים יכולות להחליק זו על זו בתוך ים האלקטרונים. בזהב האטומים ארוזים בשכבות צפופות, כל שכבה שקועה בגומות של השכבה שמתחתיה. בסצנה גוש של זהב טהור, 24 ct. נבאו מה יקרה כשנדחוף את החצי העליון שלו בדחיפה עדינה, 50 MPa.

שלב 2 מתוך 6

חוזק הכניעה

דחיפה קטנה רק מטה את השכבות מעט, והן חוזרות כשמרפים: המתכת מתנהגת באופן אלסטי. הדחיפה שבה השכבות מתחילות להחליק לתמיד נקראת חוזק הכניעה. מעבר לה המתכת משנה את צורתה לצמיתות.

הגדילו את דחיפה בצעדים קטנים מאפס, ומצאו את הדחיפה הגדולה ביותר שבה גוש הזהב הטהור עדיין רק נוטה ולא מחליק.

שלב 3 מתוך 6

אטומים בגודל אחר

בזהב טהור כל האטומים באותו גודל, ומישור ההחלקה חלק. אטום נחושת קטן מאטום זהב בכ־11%, ולכן האטומים שסביבו נמשכים מעט אליו, והשכבות מתעקמות. שכבה שמחליקה נתקלת שוב ושוב במקומות שבהם ההתאמה שגויה, וצריך יותר כוח כדי לגרור אותה הלאה.

בסצנה זהב טהור תחת דחיפה בינונית, 150 MPa, והחצי העליון החליק. נבאו מה יקרה כשנעביר את תכולת זהב ל־18 ct.

שלב 4 מתוך 6

במשקל ובאטומים

הסטת השכבות עומדת על מישור החלקה. כל אטום מסומן בטבעת הוא בגודל ה“לא נכון”, בליטה שהשכבה המחליקה צריכה לטפס עליה. בזהב 18 קראט שלושה רבעים מהמשקל הם זהב, אבל אטום נחושת שוקל פחות משליש מאטום זהב: 63.5 מול 197 g/mol. כמה אטומי נחושת יש בכל מאה אטומים?

שלב 5 מתוך 6

למה כסף כמעט לא עוזר

כסף הוא מתכת רכה כמו זהב, והאטומים שלו כמעט באותו גודל בדיוק: רדיוס 144.5 pm מול 144 pm של זהב. נבאו מה יקרה לגוש 18 קראט תחת דחיפה בינונית של 150 MPa כשנחליף את המתכת המעורבת מנחושת לכסף.

שלב 6 מתוך 6

פלדה וארד

אותו רעיון, אטומים זרים שלא מתאימים, מסביר את הקשיות של ארד (בדיל בנחושת), פליז (אבץ בנחושת) וכסף סטרלינג (נחושת בכסף). בכולן האטומים הזרים יושבים במקומם של אטומי המתכת המארחת. פלדה שונה מעט: אטומי הפחמן בה, 0.2% עד 2% מהמשקל, קטנים בהרבה מאטומי הברזל.