ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ОСНОВЫ МЕТАЛЛОВЕДЕНИЯ Строение и кристаллизация металлов из "Технология металлов и конструкционные материалы " В твердом состоянии все тела имеют аморфное или кристаллическое строение. [c.43] Аморфные тела характеризуются беспорядочным расположением атомов и свойства таких тел однородны в различных направлениях, т. е. они изотропны. К аморфным телам можно отнести стекло, канифоль и др. [c.43] Порядок взаимного расположения атомов в кристалле может быть различным. При проведении воображаемых линий через центры атомов образуется решетка. Такая решетка получила название кристаллографической плоскости. [c.44] Для удобства рассмотрения можно расположение атомов в кристалле изображать в виде элементарных кристаллических ячеек, имеющих наименьшее количество атомов. При многократном повторении эти ячейки в пространстве воспроизводят кристаллическую решетку. [c.44] Наиболее распространенными типами кристаллических решеток металлов являются кубическая, подразделяемая на объемно-центрированную (фиг. 13, а) и гранецентрированную (фиг. 13, б), и гексагональная (фиг. 13, в). Объемноцентриро-ванную решетку имеют а-железо, хром, ванадий, молибден, вольфрам и др. гранецентрированную решетку — у елезо, алюминий, медь, никель, свинец и др. гексагональную решетку — магний, бериллий, кадмий и др. [c.44] например, параметр решетки хрома равен 2,89 А, алюминия 4,04 А. Таким образом, в кристаллическом веществе на I см размещаются десятки миллионов кристаллических плоскостей. Параметры однотипной решетки у разных металлов неодинаковы. [c.44] К- Чернов еще в 1878 г. установил, что процесс кристаллизации расплавленной стали состоит из двух элементарных процессов зарождения мельчайших частиц кристаллов, называемых центрами кристаллизации, и роста кристаллов из этих центров. Оба эти процесса протекают одновременно. [c.45] Кристаллы при затвердевании жидкого металла образуются следующим образом. При определенной температуре возникают центры кристаллизации или зародыши, вокруг которых группируются атомы и одновременно появляются новые зародыши. [c.45] В начале кристаллизации, до момента соприкосновения образовавшихся кристаллов друг с другом, процесс идет быстро вследствие образования большого числа кристаллов. В дальнейшем взаимное столкновение растущих кристаллов начинает мешать процессу, и он замедляется. Пока кристаллы окружены жидкостью и растут свободно, они имеют правильную форму, затем их форма нарушается. Таким образом, при правильном внутреннем строении кристаллов они имеют неправильную внешнюю форму, которая зависит от ориентировки и количества центров кристаллизации. Геометрически правильные кристаллы образуются редко. Кристаллы, не имеющие правильной геометрической формы, называются кристаллитами или зернами. [c.45] В отдельных случаях частицы металла при кристаллизации образуют не круглые зерна, а вытянутые оси, симметрично растущие из центра и разветвляющиеся. В результате образуется древовидный кристалл, называемый дендритом. [c.45] О ходе процесса кристаллизации чистых металлов можно судить по кривым охлаждения, построенным в координатах температура — время (фиг. 14). [c.45] После окончания кристаллизации металла температура непрерывно падает, и твердое кристаллическое вещество охлаждается (участок вг). [c.46] Степень переохлаждения (77 = — п) зависит главным образом от скорости охлаждения. Чем выше скорость охлаждения, тем больше степень переохлаждения. [c.46] Кривая 3 изображает процесс затвердевания таких металлов, у которых из-за большого переохлаждения скрытая теплота плавления выделяется в начальный период кристаллизации настолько энергично, что температура металла повышается и приближается к теоретической температуре. После этого процесс кристаллизации протекает аналогично процессу, который изображает кривая 2. Так кристаллизуется сурьма. [c.46] Температуры, при которых в металле происходят какие-либо превращения, называются критическими температурами или критическими точками. Ниже будут описаны превращения, происходящие в некоторых металлах не только при переходе из жидкого состояния в твердое, но и в твердом состоянии. Такие превращения относятся к вторичной кристаллизации и связаны с процессом образования другого типа кристаллической решетки. Они сопровождаются выделением (при охлаждении) или поглощением (при нагревании) тепла. При перестройке решетки температура остается неизменной, и на кривой охлаждения отмечается горизонтальный участок. [c.46] Способность металла образовывать кристаллические решетки различной формы носит название аллотропии или полиморфизма. [c.46] Различные кристаллические формы одного и того же металла называются аллотропическими модификациями. Модификации обозначают греческими буквами а, р, у, 6 и т. д. и добавляют их в виде индексов к обозначению элемента. Модификацию, существующую при самой низкой температуре, обозначают буквой а, следующую — буквой Р и т. д. Новые аллотропические формы образуются аналогично кристаллизации из жидкого состояния, т. е. путем зарождения и роста кристаллов. К аллотропическим видоизменениям склоны такие металлы, как железо, никель, кобальт, олово и др. [c.46] Металлы и сплавы, используемые в технике, характеризуются самыми разнообразными физико-химическими, механическими и технологическими свойствами. [c.47] К физико-химическим свойствам относятся цвет, плотность, температура плавления, теплопроводность, электропроводность, магнитные свойства, поглощение газов, коррозионная стойкость и др. [c.47] Вернуться к основной статье