Кристалізація і структура металів і сплавів
Порядок розташування атомів – тип кристалічної решітки – природна властивість металу, форма кристалів і їх розміри залежать від процесу переходу металу з рідкого стану в твердий. Процес утворення кристалів при затвердінні металів називається кристалізацією. При кристалізації металів виділяється тепло, а при переході металів з твердого стану в рідкий відбувається поглинання тепла. Спостереження за допомогою вимірюють температуру проборов за процесом зниження температури
при переході металу з рідкого стану в твердий дозволили встановити певну закономірність. Спочатку температура знижується рівномірно. У початковий період утворення кристалів внаслідок виділення прихованої теплоти при формуванні кристалічної решітки падіння температури припиняється, і вона залишається незмінною до повного затвердіння металу. Після того як весь метал затвердіє, температура знову починає знижуватися. Температура, відповідна горизонтальній площадці, називається критичною. Кристалізація металів подібна кристалізації солей, і цей процес складається з двох елементарних процесів, що протікають одночасно. Перший полягає в утворенні центрів кристалізації, або зародків кристалів, другий – у зростанні кристалів з цих центрів.
Перший етап – поява зародків кристалів металу. Другий етап – у міру охолодження металу до зародкам приєднуються все нові і нові атоми рідкого металу, які групуються в певному порядку один біля одного, утворюючи елементарні комірки кристалічної решітки. Цей процес продовжується до тих пір, поки не закінчиться кристалізація. Причому кристали затверділого металу мають неправильну і вельми різноманітну форму, що пояснюється умовами кристалізації.
У процесі кристалізації збільшується кількість кристалів – в 1 мм 3 може утворитися понад 1000 кристалів. Кристали, що мають неправильну зовнішню форму, називаються кристаллитами, або зернами. Чисті метали відносно рідко застосовуються в машинобудуванні та інших галузях господарського комплексу. Більш широко використовуються сплави, що складаються з двох і більше елементів (з двох металів, наприклад міді і цинку, або з металу і неметалла, наприклад заліза і вуглецю). Елементи, що входять в сплав, називаються компонентами. В залежності від розташування атомів у кристалічній решітці розрізняють тверді розчини заміщення і тверді розчини впровадження. У твердому розчині заміщення атоми розчинного компонента заміщаються атомами розчинника, а в твердому розчині впровадження атоми розчинника розміщуються між атомами розчинної компонента в найбільш слабких місцях елементів кристалічної решітки.
Сплави, що представляють собою тверді розчини, відрізняються цінними властивостями. Вони твердіше і міцніше, ніж вхідні в нього компоненти.
Компоненти деяких сплавів при кристалізації можуть входити в хімічний зв’язок, утворюючи хімічна сполука. Хімічні сполуки мають дуже високу твердість і хорошим електроопору.
(2 votes, average: 2.50 out of 5)