аллотропия металів

Багато метали в твердому стані при зміні температури можуть існувати в різних кристалографічних формах. Це явище називають поліморфізмом або аллотропией, а процес - поліморфним або Аллотропических перетворень.

Температура, при якій відбувається будь-яка перетворення в металі (наприклад, перехід з рідкого стану в тверде), називається критичною, а точки, що позначають початок і кінець цього перетворення - критичними.

В реальних умовах в процесі кристалізації метал зазвичай залишається рідким нижче теоретичної температури затвердіння і процес кристалізації починається при температурі переохолодження.

Величина є ступенем переохолодження. Це переохолодження залежить від природи металу, ступеня його забрудненості різними включеннями і швидкості охолодження. У деяких металів воно може бути значним, наприклад для сурми досягає 41 ° С (кристалізація починається при 631 ° С-41 ° С = 590 ° С). При переохолодженні процес кристалізації починається бурхливо, в результаті чого температура металу стрибкоподібно підвищується.

Поліморфні модифікації позначають грецькими буквами, які у вигляді індексів додають до символу, що позначає елемент. Перетворення однієї модифікації в іншу при нагріванні чистого металу супроводжується поглинанням тепла. а при охлажденіі- виділенням тепла. Поліморфні перетворення металів протікають в тому випадку, якщо при даній температурі цей метал може існувати з іншої кристалічною решіткою і меншим запасом вільної енергії. Температура, при якій відбувається перехід однієї поліморфної модифікації в іншу, називається температурою поліморфного перетворення.

З характеристик, притаманних тільки цьому виду труб, варто виділити збалансоване поєднання міцності кінцевого продукту, легкості металу і ціни.

Процес поліморфного перетворення протікає при постійній температурі. Так, залізо має дві температури поліморфного перетворення: 911 і +1392 ° С. Нижче 911 ° С залізо існує у формі Fea. При 911 ° С об'ємно-центрована решітка Fea переходить в гранецентрированную грати Fev, яка при 1 392 ° С знову переходить в об'ємно-центровану грати Fea. Високотемпературна решітка позначається Feo.

Олово має дві аллотропические модифікації р і а. Звичайне біле олово - р-модифікація - стійко при температурах вище 18 ° С. При низьких температурах біле олово переходить в сіре - а-модифікацію, перетворюючись в дрібний порошок внаслідок великих об'ємних змін (щільність білого олова 7300 кг / м 3. сірого - 5800 кг / м 3). Це явище називають «олов'яної чумою». Перехід р-модифікації в а-модифікацію відбувається при охолодженні до температури нижче -20 ° С.

Перехід з однієї аллотропическими форми в іншу зумовлює зміну фізико-механічних властивостей металу. Крім заліза і олова, поліморфні перетворення мають кобальт, марганець, телур, титан, цирконій, уран і інші метали.