Особенности существования кристаллических тел.

Некоторые металлы (железо, олово, титан) способны испытывать превращения в твердом состоянии, они изменяют тип кристаллической решетки при изменении температуры, т.е. подвергаются так называемой вторичной кристаллизации (перекристаллизации). Например, железо имеет четыре аллотропические формы: α-Fe; β-Fe, γ-Fe, δ-Fe. Практическое значение имеют α-Fe и γ-Fe, так как β-Fe и δ-Fe отличаются от α-Fe только величиной межатомного расстояния, а для β-Fe характерно отсутствие магнитных свойств.

α-железо (α-Fe) при температурах до 911˚С имеет тип кристаллической решетки ОЦК, при дальнейшем ее повышении (911…1401˚С) атомы перестраиваются в кристаллическую решетку типа ГЦК, образуется γ-железо (γ-Fе), при температурах более 1401˚С атомы вновь перестраиваются в объемно-центрированную кубическую кристаллическую решетку, образуется α-Fe.

Температура, при которой происходит переход металла из одного аллотропического вида в другой, называется критической. Величины этих температур видны на диаграмме охлаждения и нагревания чистого железа (рис. 2.4), которые соответствуют горизонтальным участкам графика, свидетельствующих о том, что фазовые превращения происходят с выделением тепла при охлаждении и поглощением его при нагревании.

Рис. 2.4. Кривые охлаждения и нагревания железа

Существование одного и того же металла в нескольких кристаллических формах (модификациях) называется – полиморфизмом. А переход из одной модификации в другую – полиморфным превращением, которое сопровождается выделением или поглощением теплоты.

Разные полиморфные модификации обозначают буквами греческого алфавита α, β, γ, δ, которые добавляют к названиям металлов, например α-Fe, γ-Fe.

При полиморфных превращениях изменяется не только строение кристаллической решетки металла, но и его свойства – прочность, пластичность и др.

Полиморфизм металлов имеет большое значение, т.к. определяет свойства металлов при механической и термической обработке, его работе в условиях низких и высоких температур.