ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Роль кристаллографических факторов в коррозии из "Коррозия и окисление металлов (перевод с англ)" Изложенное объясняет, почему при выделении и растворении кристалла имеется стремление к образованию ровных кристаллических- граней но влияют и другие факторы, которые благоприятствуют менее простым формам. Рост кристалла из раствора может продолжаться только в том случае, если концентрация у поверхнос ги поддерживается немного выше величины насыщения необходимо непрерывное пополнение отлагающегося материала происходит ли это благодаря диффузии или конвекции, оно идет быстрее у углов, так что при росте вероятно углы удлиня1бтся, образуя длинные иглы (фиг. 72) в конце концов это ведет к дендритным формам. Если кристалл образуется при охлаждении расплавленного материала ниже его точки плавления, то кристаллизация может идти только в том случае, если теплота затвердевания отводится, и это. также может происходить предпочтительно у углов, снова благоприятствуя дендритному росту. [c.336] НОЙ температуре кристаллические зародыши появятся в разных местах по всему объему расплава, тогда кристаллы будут расти до встречи друг с другом, образуя равноосную структуру. Здесь форма каждого зерна не будет определяться атомным порядком границы зерен явятся поверхностями, вдоль которых кристаллы, произрастающие из разных зародышей, случайно встречаются один с другим. [c.337] Кристаллы часто растут в виде дендритов, главным образом потому, что теплота кристаллизации легче всего рассеивается от углов, и границы зерен в литом металле обычно бывают далеко не прямыми, вследствие сцепления дендритов. При отжиге (т. е. нагреве на температуру, при которой, несмотря на то что она значительно ниже точки плавления, атомы заметно подвижны) границы зерен стремятся выпрямиться, так как короткая прямая граница представляет состояние с меньшей энергией, чем длинная зубчатая. Если металл деформирован (обработан — операция, которая искажает структуру и повышает энергию) и затем нагрет, то могут образовываться новые зародыши, и вырастать новые неискаженные зерна, пока не произойдет рекристаллизация. Новые вторичные зерна обычно имеют более прямые очертания, чем исходные первичные зерна. [c.337] Таким образом, в поликристаллическом металле очертание зерен алло-триоморфно (определяемое положением, в котором встретились взаимно сближающиеся кристаллы), а не идиоморфно (определяемое распределением атомов по всему материалу, как в кубах хлористого натрия, кристаллизующегося из раствора). Если случайно в микросечении металлической отливки окажется, что зерно имеет четыре или шесть сторон, то это не служит доказательством, что металл имеет кубическую или гексагональную структуру. Возможно, что на разрезе в сплавах можно увидеть идиоморфные кристаллы, например, форму куба имеет соединение ЗЬ —8п в подшипниковом сплаве олово — сурьма — медь кубы образуются пока главная масса сплава еще жидкая, так что ничто не мешает соединению присвоить ту форму, которая свойственна внутреннему распределению атомов. Но такие случаи необычны. [c.337] Прочие смеси для выявления фигур травления получены соответствующим смешиванием различных ингредиентов, действующих каждый сообразно своим свойствам. Так, соляная кислота благоприятствует местному травлению, а плавиковая — общему вода, которую вводили в некоторые смеси, применявшиеся раньше, повышает число фигур травления, но уменьшает их размер. [c.339] кто желает применять эти методы для изучения ориентировки, следует обратиться к статье Лакомба [5], а также к статье Таккера [6], особенно для определения кристалла по измерению углов на фигурах Ррав-ления. Анодное травление также оказалось полезным для получения фигур травления на различных зернах [7]. [c.339] Фигуры травления встречаются при естественных процессах коррозии гораздо чаще, чем это иногда предполагают. Они наблюдались на нижней стороне алюминиевой крыши, прокорродировавшей вследствие конденсации влаги. Причиной того, что прежде их не замечали, является природа жидкости, обычно применяемая для очистки прокорродировавшей поверхности (часто смесь азотной, соляной и плавиковой кислот). Эта смесь округляет грани и уничтожает структуру [81. [c.339] Травители, применяемые в металлографии, дают возможность отличать одно зерно от другого, так как при рассмотрении микрошлифа под микроскопом поверхность одного зерна будет казаться светлее, а другого —темнее, в зависимости от угла наклона граней, отражающих свет в тубус микроскопа. Поучительно рассматривать такой шлиф в косом освещении под микроскопом с вращающимся столиком, так как зерно, которое выглядит светлым при одном положении, становится темным, когда столик повернут, в то же время другое зерно, которое прежде было темным, может стать светлым. [c.339] Зернистая структура может быть выявлена также реагентом, который травит только границы зерен. Образующаяся при этом бороздка выглядит как темная линия или пара темных линий. Но линии, появляющиеся по границам, не всегда представляют собой бороздки если одно зерно разъедается больше, чем другое, разница в уровне может образовать при некоторых условиях линию. Бывают такл е случаи, когда граница зерна разъедается меньше, чем его внутренняя часть, и выступает как ребро. Олово чистоты 99,99% или его сплав с 1% меди более устойчиво по отношению к растворам карбонатов по границам зерен, чем где-нибудь в другом месте 19]. [c.339] Алюминий, содержащий следы железа, также имеет иногда ячеистую структуру вследствие рельефных границ зерна [10]. [c.339] Простой, но остроумный метод выявления границ зерен железа в аусте-нитном состоянии (во многих сплавах устойчивом только при высокой температуре) разработан в Японии. Образец выдерживается на воздухе при высокой температуре короткое время, возможно в течение только нескольких секунд, и быстро погружается в буру, которая удаляет окалину, оставляя тонкие желобки вдоль границ зерен, где окисление происходило значительно быстрее, чем в другом месте [11]. [c.339] Влияние дефектов на свойства металлов. Если бы металлы состояли из совершенных кристаллов, их свойства сильно отличались бы от тех свойств металлов, какие мы знаем сейчас. Например, теоретические вычисления показали, что кристаллы, свободные от дефектов, должны обладать значительно большим пределом прочности, чем обычный металл. Недавно это нашло свое подтверждение в том, что металлические усы диаметром в 1 ц получались с пределом прочности до 630 кг/мм . Они должны быть монокристаллами, свободными от дефектов [13]. Металлические усы, полученные при нагреве алюминий-магниевых сплавов в вакууме, описаны у П. Форсайт и др. [14]. [c.340] О конференции, посвященной этому вопросу, см. [15]. [c.340] Ответ на этот вопрос, данный Франком, заключается в том, что на практике мы имеем дело не с совершенными кристаллами, а с кристаллами, содержащими винтовые дислокации, т. е. такое расположение атомов, когда они находятся не на абсолютно ровных плоскостях, но слабо наклоняются, образуя геликоид, как это указано на фиг. 75. Граница неполной плоскости имеет ступенчатый вид, т. е. содержит входящие углы. Такое расположение атомов связано с наличием ступеньки, представляющей конец неполного атомного слоя в таком случае даже очень слабое отклонение от условий равновесия дает возможность свежим атомам прилипнуть во входящих углах, образованных ступенькой. Сколько бы атомов ни прибавлялось, мы никогда не заполним слой и никогда не разрушим ступеньки они движутся вокруг оси, и мы продолжаем надстраивать бесконечную лестницу. Другими словами, предлагается механизм, позволяющий продолжать отложение на кристалле атомов неограниченно и легко в условиях, очень близких к равновесию, т. е. на кристалле, выдерживаемом в паре, давление которого только немного выше равновесного, или в растворе, только немного пересыщенном, или в расплаве, поддерживаемом только немного ниже точки плавления. [c.341] Может быть следовало ожидать, что ступенька будет вращаться вокруг оси во время роста, подобно спице колеса но в положении, далеком от оси, потребовалось бы очень быстрое пополнение атомами при правильном энергетическом состоянии, так как линейная скорость роста повышалась бы с увеличением расстояния от оси. На практике спица будет отставать, и мы получим колесо фейерверка или спираль, у которой центральные части занимают немного более высокий уровень, чем прочие, и отложения происходят на углах, образованных различными ступеньками. В действительности ступенька сама будет иметь кривизну, и атомы откладываются преимущественно в изгибах. Такие вопросы рассматриваться здесь не могут. Для подробного знакомства см. работу Ф. С. Франка [16]. Сравни экспериментальные работы по росту и испарению кристаллов С. А. Китченера и Р. Стрикленд-Констебл я [17]. [c.341] Гулд [18] удачно описал это состояние как спираль с малым шагом (геликоид), растущая несимметрично и радиально, и в толщину шаг может быть так же мал, как внутриатомное расстояние. [c.341] Эти два объяснения предложены в качестве альтернативы, но факты несомненны и описаны Ф. Хорном [22]. [c.343] что удаление атомов с металла может следовать по механизму, который является совершенно обратным механизму отложения атомов, отмечено при наблюдении спиральных ямок, образующихся при удалении материала испарением [23]. [c.343] Поведение металлов под напряжением. Прежде, чем перейти к понятию о линейных дислокациях, надо бегло обрисовать поведение металла под напряжением (фиг. 77). Когда металлический пруток подвергнут небольшому растягивающему усилию, он испытывает упругое удлинение (внутриатомное расстояние увеличивается в направлении усилия приблизительно пропорционально напряжению) но возвращается к своим первоначальным размерам, когда приложенное усилие снято. Найдено, что при более высоких напряжениях остается небольшое остаточное удлинение. Напряжения, при которых оно составляет 0,1 и 0,2%, называются соответствующими пределами текучести и обозначаются через д и 0 3. [c.343] Так как при удлинении пруток становится тоньше, то, следовательно, для постоянной нагрузки напряжение (усилие на единицу площади) при продолжающемся удлинении будет повышаться, но так как деформированный материал прочнее недеформированного (вследствие старения и упрочнения при обработке), то это возмещается. [c.343] Вернуться к основной статье