Кристаллическое строение металлов |
Все вещества в твердом состоянии имеют или кристаллическое, или аморфное строение. Аморфное вещество бесформенно, атомы его расположены хаотично, без всякой системы. Аморфные тела изотропны, т. е. все их свойства одинаковы во всех направлениях. Примером аморфных тел является стекло, канифоль. Все металлы и сплавы имеют кристаллическое строение. В этом можно легко убедиться при рассмотрении изломов металлов невооруженным глазом или через лупу. При микроскопическом исследовании кристаллическое строение металлов выявляется с большей отчетливостью. На фиг. 37 приведена микроструктура чистого железа. Кристаллические зерна имеют неопределенную форму и внешне не похожи на типичные кристаллы — многогранники; поэтому эти зерна называют не кристаллами, а кристаллитами, зернами или гранулями. Однако внутреннее строение кристаллитов ничем не отличается от внутреннего строения кристаллов, и тела, составленные из кристаллитов, являются кристаллическими. При определенной температуре появляются центры кристаллизации (а), которые, растут за счет атомов, примыкающих из жидкой фазы (б, в). Свободно растущие кристаллы имеют правильную форму, однако эта форма нарушается при соприкосновении кристаллов (г, д) и в результате, при правильном внутреннем строении зерен, их внешние очертания неправильны и зависят от ориентировки и количества центров кристаллизации (е). В случае плотной сплошной укладки частиц внутри металла по схеме фиг. 38 кристаллы принимают округлые очертания. В отдельных случаях частицы металла в начале образования кристаллов не укладываются вплотную друг к другу, а образуют оси, симметрично растущие из центра и разветвляющиеся. Эти образования называют дендритами.1 Если жидкого металла достаточно для заполнения промежутков между осями, то образуется кристаллит; если же жидкого металла недостаточно, то форма дендрита сохраняется. Д. К. Чернов обнаружил в усадочной раковине стального слитка дендрит весом 3,5 кг. В отдельных кристаллах свойства различны в разных направлениях. Если взять большой кристалл, вырезать из него несколько одинаковых по размеру, но различно ориентированных образцов и произвести испытания этих образцов, то иногда можно получить весьма значительную разницу в свойствах между отдельными образцами. Например, при испытании образцов, вырезанных из кристалла меди, величина удлинения изменялась в пределах от 10 до 55%. а величина предела прочности — от 14 до 35 кг/мма для различных образцов. Это свойство кристаллов называют анизотропностью. Анизотропность кристаллов объясняется определенным расположением атомов в пространстве. |