ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кристаллизация металлов и сплавов из "Технология металлов и других конструкционных материалов " Все металлы и сплавы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение. [c.6] В расплавленном металле при высоких температурах атомы находятся в неупорядоченном движении. При переходе металла в твердое состояние они ориентируются определенным образом в пространстве, образуя так называемую кристаллическую решетку. Атомы в кристаллической решетке находятся в состоянии равновесия и совершают колебания около определенной точки — узла кристаллической решетки. Строение решетки и расположение в ней атомов зависят от состава металла. [c.6] Железо имеет следующие аллотропические превращения. При 1539° С образуется кубическая объемноцентрированная решетка с параметром 2,93 А (б-железо). При 1400° С она преобразуется в кубическую гранецентрированную решетку с параметром 3,66 А (у-железо). [c.7] В центре куба (элементарной ячейки) такой решетки легко размещаются атомы таких элементов, как углерод, азот поэтому их растворимость в 7-железе сравнительно высока. [c.7] При 910° С вновь образуется объемноцентрированная кубическая решетка с параметром 2,9 А (а-железо). Эта модификация железа обладает магнитными свойствами при температурах ниже 768° С. Поэтому в интервале 768—910° С немагнитное а-железо иногда называют р-железом. Ввиду того, что в центре элементарной ячейки решетки а-железа находится атом железа, растворимость таких элементов, как углерод, в а-железе незначительна. [c.7] Химические элементы в твердом сплаве могут образовывать механическую смесь кристаллов исходных компонентов, или находиться в виде химических соединений друг с другом, или, наконец, образовывать так называемые твердые растворы. [c.8] Химические соединения содержат исходные элементы в определенном атомарном отношении, иногда не соответствующем правилу валентностей (например, Рд С). В сплавах химические соединения образуют свою кристаллическую решетку, отличную от кристаллических решеток исходных компонентов. В отличие он химических соединений твердые растворы могут иметь произвольное (в определенных интервалах) содержание компонентов. Твердый раствор представляет собой однородное твердое тело, и входящие в его состав компоненты не различимы под микроскопом даже при самых больших увеличениях. [c.8] Различают два основных вида твердых растворов твердые растворы замещения (рис. 1, г) и твердые растворы внедрения (рис. 1,й). В твердых растворах замещения атомы растворенного компонента замещают в решетке атомы растворителя. В твердых растворах внедрения атомы растворенного элемента размещаются между атомами растворителя. [c.8] Сплавы часто состоят из механической с.меси исходных компонентов (в случае их взаимной нерастворимости) или твердых растворов и химических соединений. [c.8] Свойства сплава зависят не только от его химического состава, но также и от строения кристаллов, образовавшихся в процессе кристаллизации и последующего охлаждения сплава. При одинаковом среднем химическом составе сплава кристаллы могут иметь различный состав, а также различаться по размерам, форме, взаимной ориентировке. Наблюдаемое кристаллическое строение металла и сплава называется его структурой. Структура, наблюдаемая невооруженным глазом, называется макроструктурой. Микроструктуру изучают под микроскопом на полированных и протравленных образцах (микрошлифах) при увеличениях в 100—5(Х) и более раз. [c.8] В процессе кристаллизации при свободном развитии кристаллы приобретают древовидную, или так называемую дендритную форму. Так как этот процесс возникает одновременно из многих центров кристаллизации, то естественно, что на определенной стадии развития соседние дендриты ограничивают рост друг друга, и в результате образуются зерна с неправильными внешними очертаниями. Стедовательпо, зерно является комплексом одинаково ориентированных кристаллических решеток, а поликристалл — комплексом различно ориентированных кристаллов (зерен). Чем больше скорость охлаждения, а следовательно, скорость кристаллизации, тем более мелкозернистым будет металл. Мелкозернистый металл отличается обычно более высокими механическими свойствами. [c.9] Отметим некоторые практические замечания по схеме образования зернистой структуры. Переход от жидкого состояния в твердое сопровождается уменьшением удельного объема металла, что вызывает явления усадки. Процесс кристаллизации заканчивается в пограничной зоне между отдельными кристаллами, и, естественно, в этом пространстве должны образовываться микроскопические пустоты вследствие усадки. Кроме того, всякий технически чистый металл всегда содержит некоторое количество примесей, плохо растворяющихся в жидком металле. При кристаллизации примеси, имеющие более низкую температуру плавления, располагаются в основном по границам зерен. Таким образом, по границам зерен кристаллов располагаются микропустоты и включения (сульфиды, фосфиды и пр.), которые ухудшают механические свойства сплава. [c.9] Вернуться к основной статье