2.2.Строение металлического слитка

Кристаллы, образующиеся в процессе затвердевания металла, в зависимости от скорости охлаждения, характера и количества примесей могут иметь различную форму.

Чаще всего в процессе кристаллизации образуются разветвленные или древовидные кристаллы, получившие название дендритов (рис.2.6). При образовании кристаллов первоначально образуются длинные ветви- так называемые оси первого порядка (главные оси).Одновременно с удлинением осей первого порядка на их ребрах происходит зарождение и рост перпендикулярных к ним таких же ветвей второго порядка. В свою очередь на осях второго порядка зарождаются и растут оси третьего порядка. Правильная форма дендритов искажается в результа­те столкновения и срастания частиц на поздних стадиях кристаллиза­ции.

2.3.Полиморфные превращения

Значительное число металлов в зависимости от температуры может существовать в разных кристаллических формах или в разных полиморф­ных модификациях. В результате полиморфного превращения атомы крис­таллического тела, имеющие решетку одного типа, перестаиваются таким образам, что получается кристаллическая решетка, другого типа. Полиморфную модификацию, устойчивую при более низкой температуре, для большинства. металлов принять обозначать буквой ,при более высокой , а затем  и т.д.

Известны полиморфные превращения Fe_  Fe_ , Sn_  Sn_, Ti_ Ti_, а также Co, Mn, Ca, Li, Na и др.

Полиморфное превращение протекает благодаря переходу кристал­лического вещества (металла) в состояние с меньшей энергией Гиббса (рис.2.7).Полиморфное превращение осуществляется образованием заро­дышей и последующим их ростом в результате перехода атомов из старой модификации в новую. Зародыши часто возникают на границах исходных зерен. В результате превращения получаются новые кристалли­ческие зерна, имеющие другой размер и форму.

Переход металла из одной аллотропической модификации в другую в условиях равновесия (малой степени переохлаждения) протекает при постоянной температуре и сопровождается выделением тепла, если прев­ращение протекает при охлаждении, и поглощением тепла в случае наг­рева. Поэтому на кривых охлаждения (см. рис. 2.7) при температуре поли­морфного превращения (несколько ниже t_n ) отмечается площадка. В реальных условиях полиморфные превращения протекают лишь при значи­тельном переохлаждении (перегреве) относительно равновесной темпе­ратуры полиморфного превращения t_n.

Изменение компактности кристаллической решетки при переходе из одной полиморфной формы в другую влечет за собой изменение объема вещества и его свойств.

3.Пластическая деформация и механические свойства

Под механическими свойствами металла (или другого материала) пони­мают характеристики, определяющие его поведение под действием прило­женных к нему внешних механических сил в виде статической, динамичес­кой или знакопеременной нагрузок. К механическим свойствам относят прочность сопротивление металла (сплава) деформации и разрушению и пластичность способность металла к необратимой без разрушения дефор­мации (остающейся после удаления деформирующих сил).

Деформацией называется изменение размеров и формы тела под дейс­твием приложенных сил. Деформация вызывается внешними силами, приложен­ными к телу, или происходящими в самом теле физико-механическими про­цессами (например, изменение объема отдельных кристаллитов при фазовых превращениях или вследствие температурного градиента).