Розміри зерен і їх вплив на якість металу

Маючи подібний вид структури, можна судити про розташування, формі і величині зерен, що складають метал, і навіть давати кількісну оцінку розмірами зерен, т. Е. Визначати їх величину.

Цю величину прийнято характеризувати як правило середньою площею перетину кожного зерна, оскільки на шліфах спостерігаються завжди тільки перетину зерен, а не їх просторові розміри.

Вважаючи в загальному випадку, що все зерна однакові і в середньому можуть бути уподібнені кулях (равноосной), для визначення їх величини вимірюють деяку площу спостерігається структури F і підраховують число N перетинів зерен, які спостерігаються на цій площі. Частка від ділення ^ - представлятиме середню величину

зерна, що виражається найчастіше в квадратних микронах (р.2).

Подробиці про вимірювання зерен в металах даються в практичних посібниках. Слід зазначити лише приблизні масштаби для судження про розміри зерен. Вельми дрібні зерна (м і до р о-скопічну, приблизно, як зображені на фіг. 23) мають розміри порядку декількох сот квадратних мікрон; зерна великі, макроскопічні, можна висловлювати вже квадратними міліметрами (10 ° р-2) і більш.

Іноді величину зерен характеризують середнім діаметром, уподібнюючи їх зовнішню форму кулі. Розмір зерна має досить істотний вплив на властивості металу. У практиці вже давно помічено, що великі зерна здебільшого супроводжуються зниженим механічним якістю металу; можуть змінюватися і інші властивості, що знаходить пояснення частково в більшому або меншому розвитку кордонів між зернами-кристалами.

Вплив кордонів зерен на властивості металу в цілому позначається насамперед у тому, що ці кордони є поверхнями розділу зерен, в яких частинки (атоми) самого металу вже енергетично відмінні від атомів, розташованих в решітці усередині зерна. Вважають, що частки між зернами володіють підвищеною енергією, яка представляє поверхневу енергію, яка відіграє велику роль в явищах, що відбуваються в різних тілах і, в тому числі, в металах і їх сплавах.

Таким чином, навіть якщо уявити собі абсолютно чистий метал, то і в ньому повинна існувати межа між зернами в Ціде невизначено розташованих атомів, яку деякі розглядають як аморфну ​​плівку металу і яка може впливати на властивості всього шматка металу в цілому.

Але крім таких плівок, що складаються з атомів самого металу, в практично застосовних металах завжди є домішки, які також можуть розташуватися в проміжках між зернами в вигляді плівок або включень і впливати на властивості металу.

Наприклад, якщо ці плівки неміцні (тендітні), зв'язок між зернами буде ослаблена, і руйнування металу при механічному впливі відбудеться по межах зерен. У цьому випадку буде спостерігатися межкристаллической злам металу (або інтергранулярний).

Може бути і такий випадок, коли прошарку між зернами виявляться міцнішими самих зерен; тоді руйнування відбудеться всередині самих зерен і буде видно в і утрікр металевий злам (або і н т р а г р а н у л я р н и й).

Таким чином більший чи менший розвиток кордонів зерен має впливати на метал. Так як це розвиток кордонів визначається розмірами зерна, то на останні повинно бути звернено увагу при дослідженні металів.