КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какими свойствами характеризуются металлы?

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какими свойствами характеризуются металлы?
2. Чем металлы отличаются от неметаллов?
3. Что такое кристаллическая решетка? Назовите типы кристаллических
решеток.
4. Что такое точечные, линейные, поверхностные дефекты?
5. Что называется кристаллизацией?
6. От чего зависит размер зерна?
7. Почему величина кристаллов зависит от степени переохлаждения?
8. Что такое дендрит?
9. Какие свойства металлов относят к технологическим?
10. Что относится к качественным характеристикам металлов и сплавов?
11. На какие группы делят все металлы и образованные из них сплавы?
Ответы направлять на адрес эл. почты: [email protected]
Кристаллизация металлов
Когда металл переходит из жидкого состояния в твердое, этот процесс
называется кристаллизацией. Необходимо знать, что основы теории
кристаллизации разработаны основоположником науки о металлах –
металловедения Д. К. Черновым. Он установил, что кристаллизация состоит
из двух процессов: зарождения мельчайших частиц кристаллов (зародышей
или центров кристаллизации) и роста кристаллов из этих центров.
В процессе роста кристаллов к их зародышам присоединяются все новые
атомы жидкого металла. Сначала кристаллы свободны и сохраняют
правильную геометрическую форму, но это происходит только до момента
встречи растущих кристаллов друг с другом. В месте соприкосновения
кристаллов рост отдельных их граней прекращается. В результате кристаллы
не имеют правильной геометрической формы. Такие кристаллы называют
кристаллитами или зернами. Величина зерен зависит от числа центров
кристаллизации и скорости роста кристаллов. Чем больше центров
кристаллизации, тем больше кристаллов образуется в данном объеме и
каждый кристалл (зерно) меньше.
На практике это подтверждается в тонких сечениях литых деталей,
охлаждающихся более быстро. На этих участках металл всегда получается
более мелкозернистым, чем в толстых массивных литых объемах,
охлаждающихся медленнее.
Метод получения мелкого зерна при затвердевании металла заключается
созданием искусственных центров кристаллизации. Для этого в
расплавленный металл вводят специальные вещества, называемые
модификаторами. процесс искусственного регулирования размеров зерен
получил название модифицирования.
Форма растущих кристаллов определяется не только условиями их
столкновений между собой, но и составом сплава, наличием примесей и
условиями охлаждения. В большинстве случаев при кристаллизации
металлов механизм образования кристаллов носит так называемый
дендритный характер.
Дендритная кристаллизация характеризуется тем, что рост зародышей
происходит с неравномерной скоростью. После образования зародышей их
развитие идет главным образом в тех направлениях решетки, которые имеют
наибольшую плотность упаковки атомов (минимальное межатомное
расстояние). В этих направлениях образуются длинные ветви будущего
кристалла – так называемые оси первого порядка (1 на рис. 10, б).
В дальнейшем от осей первого порядка под определенными углами начинают
расти новые оси, которые называют осями второго порядка 2, от осей второго
порядка растут оси третьего порядка 3 и т. д.
По мере кристаллизации образуются оси более высокого порядка
(четвертого, пятого, шестого и т. д.), которые постепенно заполняют все
промежутки, ранее занятые жидким металлом.
В условиях, при которых не хватает жидкого металла для заполнения
пространства между осями, например, при затвердевании последних объемов
слитка, дендритное строение выявляется весьма отчетливо (рис. 10, а).
Степень переохлаждения зависит от природы и чистоты металла. Чем чище
металл, тем при большей степени переохлаждения возникают зародыши
твердых кристаллов.
12. Что подразумевается под определением «чистый металл»?