ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кристаллическое строение металлов из "Металловедение и технология металлов " Вещество в твердом состоянии может иметь кристаллическое или аморфное строение В аморфном веществе, например стекле, атомы расположены беспорядочно, а в кристаллическом — по геометрически правильной схеме, на определенном расстоянии друг от друга. [c.51] Атомно-кристаллическая структура может быть представлена изображением не ряда периодически повторяющихся объемов, а одной элементарной ячейкой. Элементарной ячейкой называется ячейка, повторяющаяся во в exi трех измерениях. Трансляцией этого наименьшего объема можно полностью воспроизвести структуру кристалла. [c.52] Наиболее часто металлы имеют кристаллические решетки следующих типов объемноцентрированный куб или сокращенно ОЦК граненентрированный куб (ГЦК) гексагональная плотно-упакованная (ГП). [c.52] Типы элементарных ячеек кристаллических решеток металлов и схемы упаковки атомов приведены на рис. 20. В точках пересечения прямых линий располагаются атомы они называются узлами решетки. Расстояния а и с между центрами атомов, находящихся в соседних узлах решетки, называют параметрами или периодами решетки. [c.52] Если принять, что атомы в решетке представляют собой упругие соприкасающиеся шары, то нетрудно видеть, что в решетке, помимо атомов, имеется значительное свободное пространство. Плотность кристаллической решетки, т. е. объем, занятый атомами, характеризуется координационным числом и коэффициентом компактности. [c.52] Таким образом, решетки ГЦК и I П более компактны, чем ОЦК. [c.53] Некоторые металлы при разных температурах могут иметь различную кристаллическую решетку. Способность металла существовать в различных кристаллических формах носит название полиморфизма или аллотропии. Принято обозначать полиморфную модификацию, устойчивую при более низкой температуре, индексом а (Feo.) при более высокой р, затем у и т. д. [c.53] Известны полиморфные превращения железа Fe Fe , титана Т1 Тц и других элементов. [c.53] Температура превращения одной кристаллической модификации в другую называется температурой полиморфного превращения. [c.53] При полиморфном превращении меняется форма и тип кристаллической решетки. Это явление называется перекристаллизацией. Так при температурах ниже 911 °С устойчиво Fe , имеющее кристаллическую решетку ОЦК. Выше 911 С до 1392 °С устойчиво F6.J,, имеющее решетку ГЦК. При нагреве выше 911 °С атомы решетки ОЦК перестраиваются, образуя решетку ГЦК-На явлении полиморфизма основана термическая обработка. [c.53] При переходе из одной полиморфной формы в другую меняются свойства, в частности плотность и соответственно объем вещества. Так, например плотность Fe на 3 % больше плотности Fe , а удельный объем соответственно меньше. Эти изменения объема необходимо учитывать при термообработке. [c.53] Типы кристаллических решеток важнейших металлических элементов приведены в табл. 1. [c.54] Свойства материалов зависят от природы атомов, из которых они состоят и силы взаимодействия между ними. Аморфные материалы характеризуются хаотическим расположением атомов. Поэтому свойства их в различных направлениях одинаковы, или, другими словами, аморфные материалы изотропны. В кристаллических материалах расстояния между атомами в разных кристаллографических направлениях различны. Например, в ОЦК-решетке в кристаллографической плоскости, проходящей через грань куба, находится всего один атом, так как четыре атома в вершинах одновременно принадлежат четырем соседним элементарным ячейкам 1/4-4 = 1 атом. В то же время в плоскости, проходящей через диагональ куба, будут находиться два атома 1+(1/4-4) = 2. [c.54] Из-за неодинаковой плотности атомов в различных направлениях кристалла наблюдаются разные свойства. Различие свойств в кристалле в зависимости от направления испытания называется анизотропией. [c.54] Анизитропйя свойств характерна для одиночных кристаллов или для так назьшге.мых монокристаллов. Большинство же технических металлов, затвердевших в обычных условиях, имеют поли-кристаллическое строение. Они состоят из большого числа кристаллов или зерен (рис. 21, а). При этом каждое отдельное зерно анизотропно. Различная ориентировка отдельных зерен приводит к тому, что Б цело.м свойства поликристаллического металла являются усредненными. [c.55] Анизотропия может приводить к дефектам металла (расслою, волнистости листа). Анизотропию необходимо учитывать при конструировании и разработке технологии получения деталей. [c.55] Вернуться к основной статье