Stop to substancja powstała przez połączenie dwóch lub więcej elementów, w której podstawowym elementem jest metal. Większość stopów powstaje poprzez stopienie elementów razem. Po ochłodzeniu stop krystalizuje się w ciało stałe, związek międzymetaliczny lub mieszaninę, której nie można oddzielić metodą fizyczną. Chociaż stop może zawierać metaloidy lub niemetale, wykazuje właściwości metalu.
Pierwotny metal w stopie jest nazywany jego podstawą, rozpuszczalnikiem lub matrycą. Pierwiastki wtórne są nazywane rozpuszczalnikami. Niepożądane elementy nazywane są zanieczyszczeniami. Jeśli stop składa się tylko z dwóch elementów, wynik jest stopem binarnym. Jeśli składa się z trzech elementów, wynik jest trójskładnikowy stop. Zmieniając procentową zawartość pierwiastków tworzy się układy binarne, trójskładnikowe, czwartorzędowe i tak dalej.
Przykłady stopów
Znane przykłady stopów to mosiądz, brąz, stal nierdzewna, złoto 14k, srebro i żeliwo.
- Alnico: Alnico zawiera co najmniej 50% żelaza, z dodatkiem aluminium, niklu, kobaltu i innych metali. Jest on stosowany w przetwornikach gitar elektrycznych i magnesach głośnikowych.
- Amalgamat: Amalgamat jest stopem rtęci. Ponieważ czysta rtęć jest elementem ciekłym, amalgamaty mają tendencję do bycia pastą. Rtęć ma również wysokie ciśnienie pary, więc czasami amalgamat jest podgrzewany, aby usunąć rtęć, pozostawiając inne składniki.
- Mosiądz: Mosiądz jest stopem miedzi z cyną i czasami innymi elementami. Ponieważ jest twardy i wytrzymały, mosiądz znajduje zastosowanie w częściach obrabianych i instalacjach hydraulicznych.
- Brąz: Brąz jest stopem miedzi i cyny, czasami z innymi elementami. Brąz znajduje zastosowanie w posągach i niektórych instrumentach muzycznych.
- Żeliwo: Żeliwo jest przykładem stopu zawierającego niemetal. Jest to żelazo z co najmniej 2% węgla.
- Electrum: Electrum jest naturalnie występującym stopem srebra i złota.
- Złoto 14k: Złoto 14k to 58,5% złota, zwykle z dodatkiem srebra, miedzi i cynku. Stop złota sprawia, że jest twardszy i mocniejszy.
- 18k Gold: 18k złota jest 75% złota, zwykle z miedzi, niklu lub cynku. Stop zachowuje kolor i blask złota, ale jest twardszy i mocniejszy niż czysty element.
- Żelazo meteorytowe: Meteoryty mają zmienny skład, ale niektóre są naturalnymi stopami żelaza i niklu.
- Nitinol: Nitinol to 50-55% niklu z 45-50% tytanu. Jest to stop z pamięcią kształtu stosowany w oprawkach okularów, przedmiotach medycznych i przełącznikach temperatury.
- Pewter: Pewter jest stopem cyny. Inne elementy mogą być miedź, antymon, lub ołów. Pewter jest silniejszy niż czysta cyna, plastyczny i odporny na kruszenie się w niskich temperaturach.
- Sterling Silver: Sterling srebro jest 92,5% srebra, zwykle z miedzią, ale czasami z innymi elementami. Stopowanie srebra sprawia, że jest ono twardsze i bardziej wytrzymałe, ale także podatne na matowienie.
Jak powstają stopy
Dwie metody prowadzą do powstania stopu. Metody te mogą być łączone w celu utworzenia trzeciego typu stopu.
- Stop substytucyjny – stop substytucyjny tworzy się, gdy jeden atom wymienia się z innym atomem o porównywalnej wielkości. Mosiądz i brąz są przykładami stopów substytucyjnych. Cyna lub cynk, odpowiednio, zastępują niektóre z atomów miedzi w sieci krystalicznej.
- Stop międzywęzłowy – Stop międzywęzłowy tworzy się, gdy mniejsze atomy zostają uwięzione w sieci krystalicznej większych atomów. Stal jest przykładem stopu międzywęzłowego. Atomy węgla mieszczą się w szczelinach matrycy krystalicznej żelaza.
Niektóre stopy powstają z połączenia wymiany atomów i mechanizmów międzywęzłowych. Na przykład, stal nierdzewna ma atomy węgla w swoich szczelinach, plus atomy niklu i chromu zastępują niektóre atomy węgla.
Zastosowanie stopów
Zgodnie z przeznaczeniem, stopy mają właściwości chemiczne i fizyczne, które są lepsze dla danego zastosowania niż czysty pierwiastek. Tak więc, ponad 90% metali w użyciu komercyjnym to stopy. Stopy są lepsze od czystych pierwiastków pod względem odporności na korozję, odporności na ciepło, twardości, obrabialności, lepszego zużycia lub specjalnych właściwości elektrycznych lub magnetycznych. Czasami ulepszenie odzwierciedla po prostu efektywność kosztową, gdzie stop zachowuje kluczowe właściwości czystego metalu, ale jest tańszy.
- Buchwald, Vagn Fabritius (2005). Iron and Steel in Ancient Times. Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab. ISBN 978-87-7304-308-0.
- Callister, W.D. (2007) Materials Science and Engineering: An Introduction (7th ed.). John Wiley and Sons, Inc. ISBN 978-0-471-73696-7.
- Cretu, C.; Van Der Lingen, E. (1999). „Kolorowe stopy złota”. Gold Bulletin. 32 (4): 115. doi:10.1007
- Emsley, John (2003). Nature’s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. ISBN 0198503407.
.