ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ Общая характеристика металлов из "Металловедение и термическая обработка металлов " Металловедение — наука, изучающая зависимость между составом, строением и свойствами металлов и сплавов и закономерности их изменения под воздействием внешних факторов тепловых, химических, механических, электромагнитных и радиоактивных. [c.7] Впервые существование связи между строением стали и ее свойствами было установлено П. П. Аносовым (1799—1851 гг). [c.7] Важнейшие положения научного металловедения были заложены русским металлургом Д. К. Черновым (1839—1921 гг). [c.7] Чернов в работе, опубликованной в 1868 г., показал, что в стали в твердом состоянии при ее нагреве (или охлаждении) до определенных температур (впоследствии названных критическими точками) происходят фазовые превращения, вызывающие значительные изменения свойств стали. В 1878 г. им были изложены основы современной теории кристаллизации металлов. Эти и последующие работы Д. К. Чернова создали фундамент современного металловедения и термической обработки стали. [c.7] В начале XX в. большую роль в развитии металловедения сыграли работы Н. С. Курнакова, применившего для исследования металлов методы физико-химического анализа (электрический, дилатометрический, магнитный и др.). Н. С. Курнаковым и его учениками было изучено большое число металлических систем, построены диаграммы состояния и установлены зависимости между составом, структурой и свойствами различных сплавов. [c.7] Широкое использование рентгеновского анализа, предпринятое с начала 20-х г., позволило установить кристаллическое строение металлических сплавов и фаз и изучить изменения его в зависимости от обработки сплава. Эти важные исследования выполняли М. Лауэ и П. Дебай (Германия), Г. В. Вульф (СССР), У. Г. Брэгг и У. Л. Брэгг (Англия), А. Вестгрен, В. Фрагмен (Швеция) и др. [c.7] Весьма большое значение в развитии как металлофизики, так и металловедения имели работы Г. В. Курдюмова, А. А. Боч-вара, Д. В. Садовского, С. Т. Конобеевского (СССР), Юм-Розе-ри и Н. Мотта (Англия), Ф. Зейтца (США) и др. [c.8] Металловедение в связи с непрерывным ростом уровня современной техники, усложнением и расширением требований, предъявляемых к свойствам и качеству металлических сплавов, продолжает успешно развиваться и в настоящее время. За последние годы были созданы новые виды термической и химикотермической обработки стали, разработаны основы легирования стали, созданы высокопрочные, коррозионностойкие, жаропрочные стали и сплавы, а также сплавы на основе алюминия, титана и других металлов. В связи с развитием электровакуумной техники, полупроводниковой электроники, производства атомной энергии все более широкое применение получают в технике редкие металлы и их сплавы. [c.8] Из известных в настоящее ремя 106 элементов 76 являются металлами. В табл. 1 приведена Периодическая система элементов Д. И. Менделеева, в правой части которой жирной чертой отделены неметаллические элементы. Такие элементы, как 51, Ое, Аз, 5е, Те, рассматриваются как промежуточные между металлами и неметаллами. [c.9] Наличие этих свойств и характеризует так называемое металлическое состояние вещества. [c.9] Все металлы и металлические сплавы — тела кристаллические, атомы (ноны) расположены в металлах закономерно в отличие от аморфных тел, в которых атомы расположены хаотично. [c.9] Металлы (если их получают обычным способом) представляют собой полнкристаллические тела, состоящие из большого числа мелких (10 —10 см) различно ориентированных по отношению друг к другу кристаллов. [c.9] Вследствие условий кристаллизации они имеют неправильную форму и называются кристаллитами или зернами. [c.9] Все наиболее характерные свойства металлов объясняются наличием в них легкоподвижных коллективизированных электронов проводимости. [c.9] Атомы металлов имеют на внешнем энергетическом уровне небольшое число электронов. Связь внешних электронов с атомом характеризуется работой выхода электронов (или ионизационным яогевциалом,) т. е. работой, необходимой для удаления электронов из изолированного атома. [c.11] Если для металлов ионизационный потенциал составляет 4—9 эВ, то у неметаллов величина его, как правило, превышает 10 эВ при однократной ионизации (т. е. при отрыве одного электрона). Ионизационный потенциал промежуточных элементов (Si, As, Se и др.) составляет 8—10 эВ. Эти данные показывают, что внешние электроны слабо связаны с ядром и поэтому они находятся в относительно свободном состоянии, образуя электронный газ. [c.11] Металлическое состояние возникает в комплексе атомок,. когда при их сближении внешние электроны теряют связь с отдельными атомами, становятся общими, т. е. коллективизируются и отободно перемещаются между положительно заряженными и периодически расположенными ионами. [c.11] Устойчивость металла, представляющего собой таким образом ионно-электронную систему, определяется электрическим притяжением между положительно заряженными ионами и обобщенными электронами. Такое взаимодействие между ионным скелетом и электронным газом получило название металлической связи. Металлическая связь — это совокупность ковалентной и ионной связей. [c.11] Сближение атомов (ионов) на расстояние меньше Ro или удаление их на расстояние, больше Rq осуществимо лишь при совершении определенной работы против сил отталкивания и притяжения. Поэтому в металле атомы располагаются закономерно, образуя правильную кристаллическую решетку, что соответствует минимальной энергии взаимодействия атомов. [c.11] Характер изменения потенциальной энергии атомов в кристаллической решетке показан на рис. 1, б. Атомы (ионы) занимают положение с минимальной потенциальной энергией. Атомы, составляющие поверхностный слой, обладают повышенной потенциальной энергией. [c.11] Вернуться к основной статье