Зависимость свойств вещества от направления называется анизотропией

Кристаллы в изделиях ориентируют так, чтобы рабочим было направление с наилучшими свойствами. Направления и плоскости в кристаллах обозначаются сочетаниями цифр – индексами Миллера (h,k,l), которые соответствуют осям (x,y,z).

Индексы показывают, на сколько равных частей делит данная плоскость ребро кристалла по соответствующей оси.

Кристаллические вещества, состоящие из правильной, непрерывной кристаллической решетки называются монокристаллами. Вещество, состоящее из множества разнонаправленных кристаллов называется поликристаллом. Монокристаллы, как правило, более анизотропны, чем поликристаллы.

 

1.8 Процесс кристаллизации металлов.

Процесс кристаллизации оказывает влияние на структуру металлов и его свойства. Процесс кристаллизации состоит из двух этапов:

1. Зарождение центров кристаллизации

2. Рост кристаллов из этих центров. Образовавшиеся кристаллы ориентированы произвольно относительно друг друга и называются зернами.

Различают мелкозернистую структуру, которую видно при увеличении в 50 и более раз, и крупнозернистую, которую видно при увеличении до 50 раз.

Для получения более качественной мелкозернистой структуры применяют:

1. прием быстрого охлаждения металлов, при этом резко увеличивается количество центров кристаллизации,

2. добавление очень мелкого металлического порошка, что тоже увеличивает количество центров кристаллизации.

Рассмотрим графики плавления и кристаллизации металлов:

 

t^о пл.

Dt^o= t^о пл - t^окр

t^oкр А В

график плавления график кристаллизации

 

Чтобы вызвать процесс кристаллизации, температуру необходимо понизить до значений несколько ниже температуры плавления, которая называется температурой переохлаждения ( t^oкр - t^oпереохлаждения).

Dt^o= (t^о пл - t^окр) – степень переохлаждения. Чем меньше в металлах примесей, т.е. чем чище металл, тем больше величина Dt^o.Горизонтальный участок графика АВ показывает, что при формировании кристаллической решетки выделяется тепловая энергия (при разрушении решетки энергия поглощается).

 

Понятия о сплавах.

 

Различные сплавы применяются в технике достаточно широко, т.к. свойства чистых металлов не всегда соответствуют комплексу определенных требований к изделию. Изменяя состав сплава можно получить материал с любыми заданными параметрами.

Сплав – это сочетание металла с другими металлами и неметаллами, которое имеет кристаллическую решетку и сохраняет металлические свойства. Составляющие части сплава называются компонентами.

Обязательным условием образования сплава является получение однородного жидкого раствора, в котором атомы одного компонента равномерно распределены между атомами другого.

В сплавах существует три вида соединений:

1. твердые растворы, которые могут быть:

а) твердыми растворами замещения, в которых атомы одного компонента замещают атомы другого в узлах кристаллической решетки Если происходит полное замещение, то такой раствор называется с неограниченным растворимостью.

б) твердыми растворами внедрения, в которых атомы одного компонента равномерно распределяются в кристаллической решетке другого.

В твердых растворах сплав имеет кристаллическую решетку одного из компонентов.

2. Химические соединения. В результате получается материал с совершенно новой кристаллической решеткой и, соответственно, с новыми электрофизическими свойствами.

3. Механическая смесь, которая состоит из смеси мелких кристаллов каждого компонента и кристаллов твердого раствора. Сплавы состоящие из механической смеси имеют низкую температуру плавления.

 

При кристаллизации сплавов выделяют две особенности:

 

1. Сплавы кристаллизуются в интервале температур, чистые металлы кристаллизуются при постоянной температуре. При кристаллизации, как чистых металлов, так и сплавов выделяется тепловая энергия.

t^o

 

t^o1

 

t^o2

 

T(время)

Кристаллизация сплавов

 

Интервал кристаллизации = t^o1 - t^o2

 

2. В сплавах происходят значительные диффузионные процессы за счет чего у сплавов 2 и более критических точки, у чистых металлов только одна.

 

Критическая точка – это температура, при которой меняется структура, строение и состояние металлов и сплавов.