1. Металдар мен қорытпалардың кристалдануы.
Д.К. Чернов тұңғыш рет болаттың кристалдануын зертеуді бастады. Зерттеуінде ол бұл процесті тұздардың кристалдануы тәрізді болатынын, кристалдану орталықтарының пайда болатынын және осы орталықтардан кристалдар өсетінін атап көрсетті. Оның болаттың кристалдануы және қайта кристалдануы туралы жұмыстары бұл бағыттағы басқа зерттеулерге негіз болды. Одан әрі қарай кристалдану процессін зерттеумен Г. Тамман айналысты. Ол кристалдану орталықтарының санының сызықты тәуелділігі және салқындау дәрежесінен кристалдану жылдамдылығының тәуелділігі деген түсініктерді енгізді. Совет ғалымдары Б. О. Гаген-Торн, В. И. Данилов және т.б. еңбектерінде кристалдың пайда болуына туындылардың өзі түзілуі емес, ұсақ ерімейтін қоспалардың болуы әсер ететіндігі анықталды.
1 – сурет. Кристалдың сұлбалық көрінісі
(Д. К. Чернов) Қолайлы жағдайлар кезінде кристалдану орталықтарынан әр түрлі жылдамдықпен үш бағыт бойынша кристалдар өсуін бастайды және олардың тармақтары кездеспегенге дейін өседі. Қатаю нәтижесінде ағаш тәрізді пішінге ие болатын үлкен кристал түзіледі. Бұл кристалдар дендрит деген атауға ие болды. Дендрит ағаш пішінді көлемге ие болады (1 – суретке сәйкес), ол ағаш тәрізді негізгі өзектен және кесе – көлденең қырлық тармақтарға ие болады. «Дендрит» деген атаудың өзі гректің «дендрон» ағаш тәрізді деген сөзінен алынған.
2 – суретте Д.К. Черновтың атақты кристалы көрсетілген. Бұл кристалл мартен болатының 100 тонналық құймасының шөгу қаяуында оның қызметкерімен байқалған. Ұзындығы 39 см болатын кристалда дұрыс орналасқан осьтер жақсы көрсетілген. Соңғы кездері салмағы 1 кг жететін кристалдарды алудың жасанды әдістері жасалған. Мысалы, егер ұзың диаметрі өте үлкен емес балқытылған жеңіл металы бар шыны құтыны, металдың балқу температурасынан бірнеше градусқа жоғары қыздырылған пештен өте баяу жылжытатын болсақ, онда бір жақты салқындату әсерінен бір үлкен және бірнеше ұсақ кристалдардың түзілуімен металдың қатаюы жүреді. Салқындату жылдамдығын сәтті таңдау арқылы ұсақ кристалдардың санын азайтуға және барлық құйма бір ғана кристалдан құралуына қол жеткізуге болады. Бір кристалдан тұратын көлемдер монокристалдар деп аталады. Монокристалдарды алу теориялық және практикалық мәнге ие. Бірнеше кристалдардан тұратын кристал денелер поликристалдар деп аталады. Кристалл денелердің ерекшелігіне олардың анизотроптылығы жатады. Ол дененің қасиеті біз анықтайтын бағыттарға тәуелді болады: бір бағыт бойынша олар – көп, басқалары бойынша аз болады. Мысалы, мырыш жоғары созымдылықпен ерекшеленбейді, бірақ белгілі бір бағытта 200 ºС температура кезінде 1700 % дейін созуға болады.
2– сурет. Д.К. Чернов кристалы
Дұрыс құралған кристалдар сұйық ерітіндіңнің аз мөлшерде қанығуы және аз мөлшерде қатты салқындауда пайда болады. Егер қатты салқындау жоғары температураларда болса, онда кристалдар әр түрлі пішінге ие болуы мүмкін, көптеген жағдайларда пішінге қоспалар жылуды шығару шарттары, конвекциондық тоқтар және т.с.с. көбірек әсер етеді. Балқытылған металда түзілген кристалдар саны және олардың өлшемдері кристалдың туындауы және өсу жылдамдығына тәуелді болады. Кристалдың туындау жылдамдығы деп – балқытылған металдың текше сантиметріндегі бірлік уақытта түзілетін кристалдану орталықтарының санын айтамыз.