«Кристаллизация металлов»

Кристаллизацией называется образование кристаллов в металлах и сплавах при переходе из жидкого состояния в твердое (первичная кристаллизация), а также пере­кристаллизация в твердом состоянии (вторичная кристаллизация) при их охлаждении. К вторичной кристаллизации относятся пере­кристаллизация из одной модификации в другую (полиморфные превращения), распад твердых растворов, распад или образование химических соединений.

Температура, соответствующая какому-либо превращению в металле, называется критической точкой.

Рисунок 3 Кривые процесса кристаллизации металла

На рис.3, а приведена кривая охлаждения металла. Здесь точки а и в соответствуют началу и окончанию затвердевания. Участок ав характеризует неиз­менность температуры при продолжающемся охлаждении. Это указывает на то, что при кристаллизации выделяется тепловая энергия. Чтобы вызвать в металлическом расплаве выделение твердой фазы, необходимо некоторое переохлаждение (t_пх) системы против равновесной температуры (t_р), при которой жидкая и твердая фазы являются термодинамически устойчивыми; и обратно, чтобы вызвать плавление кристаллов, металл необходимо несколько перегреть (t_пг) против равно­весной температуры (рис. 3, б).

При затвердевании и аллотропическом превращении в металле вначале возникают зародыши кристалла (центры кристаллизации), вокруг которых затем группируются атомы, образуя соответствую­щую кристаллическую решетку.

Таким образом, процесс кристаллизации складывается из двух этапов: образования центров кристаллизации и роста кристаллов. У каждого из растущих кристаллов кристаллографические плоскости ориентированы случайно, кроме того, при первичной кристаллиза­ции кристаллы могут поворачиваться, так как они окружены жидкой фазой. Смежные кристаллы растут навстречу друг другу и точки их соприкосновения определяют границы кристаллитов (зерен, гранул). У аморфных веществ кривые охлаждения плавные, без площадок и уступов: аллотропии у этих веществ быть не может.

«Основные свойства металлов»

У металлов выделяют механические, технологические, физические и химические свойства.

Механические свойства:

1. Прочность — это способность материала сопротивляться разрушению и появлению остаточных деформаций под действием внешних сил;

2. Твердость - сопротивление материала деформации в поверхностном слое при местном силовом контактном воздействии (изготавливают режущие инструменты);

3. Упругость — свойство материала восстанавливать свою форму после прекращения действия внешних сил, вызвавших деформацию;

4) Вязкость - способность материала поглощать механическую энергию и при этом проявлять значительную пластичность вплоть до разрушения. Вязкие металлы применяют для деталей, которые при работе подвергаются ударной нагрузке.

5) Пластичность металлов дает возможность обрабатывать их давлением (ковать, прокатывать, волочить).

Физические свойства:

1) Способность плавиться при нагревании используют для получе­ния отливок путем заливки расплавленного металла в формы. Некоторые сложные сплавы имеют столь низкую температуру плавления, что расплавляются в горячей воде. Такие сплавы применяют для отливки типографских матриц, в приборах, служащих для предохранения от пожаров и т. п.

2) Металлы с высокой электропроводностью (медь, алюминий) используют в электромашиностроении, для устройства линий электро­передачи, а сплавы с высоким электросопротивлением—для ламп накаливания, электронагревательных приборов.

3) Магнитные свойства металлов играют первостепенную роль в электромашиностроении (электрические генераторы, электродвигатели, трансформаторы), приборостроении (телефонные, телеграфные аппараты) и т. д.

4) Теплопроводность металлов дает возможность равномерно нагревать их для литья, обработки давлением, термической обработки; она обеспечивает также возможность пайки металлов, их сварки и т. п.

Химические свойства. Коррозионная стойкость особенно важна для изделий, работающих в химически активных средах (колосниковых решеток, деталей аппаратов и машин в химической промышленности). Для деталей, которые должны обладать высокой корро­зионной стойкостью, производят специальные коррозионно-, кисло­стойкие и жароупорные стали и другие сплавы.