Что такое зерно металла

Обновлено: 28.04.2024

Форма и размер зерен, образующихся при кристаллизации, зависят от условий их роста, главным образом от скорости и направления отвода теплоты и температуры жидкого металла, а также от содержания примесей.

Рост зерна происходит по дендритной(древовидной) схеме, представленной на рис. 5.8. Установлено, что максимальная скорость роста кристаллов наблюдается по таким плоскостям и направлениям, которые имеют наибольшую плотность упаковки атомов. В результате вырастают длинные ветви, которые называются осями первого порядка 1. По мере роста на осях первого порядка появляются и начинают расти ветви второго порядка 2, от которых ответвляются оси третьего порядка 3 и т. д. В последнюю очередь идет кристаллизация в участках между осями дендритов.

Дендриты растут до тех пор, пока не соприкоснутся между собой. После этого окончательно заполняются межосные пространства, и дендриты превращаются в полновесные кристаллы с неправильной внешней огранкой.

Такие кристаллы называют зернамиили кристаллитами. При недостатке жидкого металла для заполнения межосных пространств (например, на открытой поверхности слитка или в усадочной раковине) кристалл сохраняет дендритную форму. На границахмежду зернами в участках между осями дендритов накапливаются примеси.

Химическая неоднородность, или ликвация, возникает вследствие уменьшения растворимости примесей в металле, при его переходе из жидкого состояния в твердое. Кроме того, между осями дендритов появляются поры из-за усадки и трудностей подхода жидкого металла к фронту кристаллизации.

Рис. 4.8. Схемы образования и строения дендритов

Условия отвода теплоты при кристаллизации значительно влияют на форму зерен. Кристаллы растут преимущественно в направлении, обратном отводу теплоты. Поэтому при направленном теплоотводе образуются вытянутые (столбчатые) кристаллы. Если теплота от растущего кристалла отводится во всех трех направлениях с приблизительно одинаковой скоростью, формируются равноосные кристаллы.

Структура слитка зависит от многих факторов, основные из которых следующие: количество и свойства примесей в чистом металле или легирующих элементов в сплаве, температура разливки, скорость охлаждения при кристаллизации, а также конфигурация, температура, теплопроводность, состояние внутренней поверхности литейной формы. На рис. 4.9 приведены схемы макроструктур слитков, полученных в простой вертикальной металлической форме.

Типичная структура слитка сплавов, приведенная на рис. 4.9, а, состоит из трех зон. Жидкий металл? прежде всего переохлаждается в местах соприкосновения с холодными стенками формы. Большая степень переохлаждения способствует образованию на поверхности слитка зоны 1 мелких равноосных кристаллов. Отсутствие направленного роста кристаллов этой зоны объясняется их случайной ориентацией, которая является причиной столкновения кристаллов и прекращения их роста. Ориентация кристаллов, в свою очередь, зависит от состояния поверхности формы (шероховатость, адсорбированные газы, влага) и наличия в жидком металле оксидов, неметаллических включений. Эта зона очень тонка и не всегда различима невооруженным глазом.

Рис. 5.9. Схемы макроструктур слитков: а – типичная; б – транскристаллическая; в – однородная мелкозернистая

Затем происходит преимущественный рост кристаллов, наиболее благоприятно ориентированных по отношению к теплоотводу. Так образуется зона 2(рис. 4.9, а) столбчатых кристаллов, расположенных нормально к стенкам формы. Наконец, всередине слитка, где наблюдается наименьшая степень переохлаждения и не ощущается направленный отвод теплоты, образуются равноосные кристаллы больших размеров (зона 3 на рис. 4.9, а).

Применяя различные технологические приемы, можно изменить количественное соотношение зон или исключить из структуры слитка какую либо зону вообще. Например, перегрев сплавов перед разливкой и быстрое охлаждение при кристаллизации приводят к формированию структуры, состоящей практически из одних столбчатых кристаллов (рис. 4.9, б). Такая структура называется транскристаллической. Подобную структуру имеют слитки очень чистых металлов. Зона столбчатых кристаллов характеризуется наибольшей плотностью, но в месте стыка столбчатых кристаллов собираются нерастворимые примесии слитки с транскристаллической структурой часто растрескиваются при обработке давлением. Транскристаллическая структура, образовываясь в сварных швах, уменьшает их прочность.

Низкая температура разливки сплавов, продувка жидкого металла инертными газами, вибрация, модифицирование приводят к уменьшению и даже исчезновению зоны столбчатых кристаллов и получению слитков со структурой, состоящей из равноосных кристаллов (рис. 4.9, в).

В верхней части слитка, которая затвердевает в последнюю очередь, концентрируется усадочная раковина. Под усадочной раковиной металл получается рыхлым, в нем содержится много усадочных пор. Часть слитка с усадочной раковиной и рыхлым металлом отрезают.

Качественная структура формируется при непрерывной разливке. В этом случае жидкий металл поступает из печи через специальное устройство непосредственно в водоохлаждаемый кристаллизатор, а затвердевший металл непрерывно вытягивается с противоположного конца кристаллизатора. При этом литой металл отличается высокой пластичностью и мелкозернистой структурой, приближаясь по качеству к деформированному металлу.

Применение этого способа разливки позволяет автоматизировать и механизировать технологический процесс, сократить производственные площади, полностью исключить применение изложниц, разгрузить обжимное оборудование, облегчить труд обслуживающего персонала, увеличить выход годного металла вследствие заполнения жидким металлом усадочной раковины. Все это приводит к уменьшению себестоимости металла.

Строение стальных слитков.На строение стального слитка большое влияние оказывает степень раскисления стали.

По степени раскисления и характеру затвердевания стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие.

Раскисление проводится для предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформации. Для раскисления кремний и марганец вводят в сталь в виде ферросплавов, алюминий − в чистом виде.

Кипящие стали раскисляют только ферромарганцем. В таких сталях остается растворенный FеО и при кристаллизации продолжается процесс кипения по реакции

Перед разливкой кипящие стали содержат повышенное количество кислорода, который удаляется в виде СО. Выделение пузырей СО создает впечатление кипения стали, с чем и связано ее название.

Кипящие стали дешевы. Их производят низкоуглеродистыми и практически без кремния (Si ≤ 0,07 %), но с повышенным количеством газообразных примесей. Газовые пузыри остаются в теле слитка и завариваются при последующей прокатке. Кипящая сталь дает наиболее высокий выход годного металла.

Полуспокойные стали по степени раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими.

Спокойная сталь (рис. 4.10, а, г) содержит мало кислорода и затвердевает без выделения газов, в верхней части слитка образуется усадочная раковина 1, а в средней – усадочная осевая рыхлость.

Для устранения усадочных дефектов слитки спокойной стали отливают с прибылью, которая образуется с помощью надставки на изложницу. Стенки надставки футерованы огнеупорной массой малой теплопроводности.

Поэтому сталь в прибыли долгое время остается жидкой и питает слиток, а усадочная раковина располагается в прибыли.

Стальные слитки неоднородны по химическому составу. Дендритная ликвация– неоднородность состава стали в пределах одного кристалла (дендрита) – центральной оси и ветвей. Например, при кристаллизации стали содержание серы на границах дендрита по сравнению с содержанием в центре увеличивается в 2 раза, фосфора – в 1,2 раза, а углерода уменьшается почти в 2 раза.

Зональная ликвация– неоднородность состава стали в различных частях слитка. В верхней части слитка из-за конвекции жидкого металла содержание серы, фосфора и углерода увеличивается в несколько раз (рис. 5.10, г), а в нижней части – уменьшается. Зональная ликвация приводит к отбраковке металла вследствие отклонения его свойств от заданных. Поэтому прибыльную и подприбыльную части слитка, а также его донную часть при прокатке отрезают.

В слитках кипящей стали (рис. 4.10, б, д) не образуется усадочная раковина: усадка стали рассредоточена по полостям газовых пузырей, возникающих при кипении стали в изложнице. При прокатке слитка газовые пузыри завариваются. Кипение стали влияет на зональную ликвацию в слитках, которая развита в них больше, чем в слитках спокойной стали. Углерод, сера и фосфор потоком металла выносятся в верхнюю часть слитка, так как в донной ликвация мала. Для уменьшения ликвации кипение после заполнения изложницы прекращают, накрывая слиток металлической крышкой («механическое закупоривание»), либо раскисляют металл алюминием или ферросилицием в верхней части слитка («химическое закупоривание»).

Слиток кипящей стали имеет следующее строение (рис. 4.10, б): плотную наружную корку А без пузырей, из мелких кристаллитов; зону сотовых пузырей П, вытянутых к оси слитка и располагающихся между кристаллитами Б; зону В неориентированных кристаллов; промежуточную зону С; зону вторичных круглых пузырей К и среднюю зону Д с отдельными пузырями, которых больше в верхней части слитка.

Рис. 4.10. Схема строения стальных слитков

Полуспокойная сталь (рис. 5.10, в, е) частично расчисляется в печи и ковше, а частично – в изложнице. Слиток полуспокойной стали имеет в нижней части структуру спокойной стали, в верхней – кипящей. Ликвация в верхней части слитков полуспокойной стали меньше, чем у кипящей, и близка к ликвации спокойной стали. Слитки полуспокойной стали не имеют усадочной раковины.

2. Зеренное строение металлов. Границы зерен и субзерен

Металлы – это поликристаллические тела, они состоят из мелких кристаллов. Характеризуются металлическими свойствами и составляют 50 % всех химических элементов. Строение металлов и их сплавов кристаллическое.

В процессе кристаллизации кристаллы приобретают неправильную форму. Их называют зернами. Каждое зерно имеет свою ориентировку кристаллической решетки, которая отличается от ориентировки соседних зерен. Размер зерна металла влияет на его механические свойства. Данные свойства, вязкость и пластичность, значительно выше, если металл имеет мелкое зерно.

Поверхности раздела зерен называются границами зерен, которые могут быть: наклонными при расположении оси вращения в той же плоскости, что и граница; кручеными при перпендикулярно расположенной оси к плоскости. Такой кусок металла является поликристаллом. Границы зерен определяются точками соприкосновения смежных кристаллов. О размерах, структуре и характере строения зерен можно судить по изломам металла.

В поликристаллических материалах размер зерен от 1 до 1000 мкм. Зерна разориентированы, повернуты одни относительно других до десятков градусов. Границы являются основным дефектом в металлах. На границах между зернами атомы не имеют правильного расположения. Существует переходная область шириной в несколько атомных диаметров, в которой решетка одного зерна переходит в решетку другого зерна с иной ориентацией. Строение переходного слоя (границы) способствует скоплению в нем дислокаций, так как при переходе через границу ни плоскость скольжения, ни вектор Бюргерса не сохраняются неизменными. Нарушение правильности расположения способствует тому, что на границах зерен повышена концентрация тех примесей, которые понижают поверхностную энергию. Внутри зерен нарушается правильное кристаллическое строение.

Границы субзерен менее нарушены.

Все металлы имеют общие свойства: пластичность, высокую тепло– и электропроводность, специфический металлический блеск, повышают электросопротивление с ростом температуры.

Из жидкого расплава вырастает монокристалл, который представляет собой один кристалл. Размеры монокристаллов невелики, их используют в лабораториях для изучения свойств какого-либо вещества. Металлы и сплавы, которые получают в самых обычных условиях, состоят из большого количества кристаллов, они имеют поликристаллическое строение.

Изучение строения металлов с помощью рентгеноструктурного анализа и электронного микроскопа позволило установить, что внутреннее кристаллическое строение зерна не является правильным. В кристаллических решетках реальных металлов имеются различные дефекты (несовершенства), которые нарушают связи между атомами и оказывают влияние на свойства металлов. Все дефекты решетки – это нарушения укладки атомов в решетке.

Расположение атомов в решетке может быть в форме центрированного куба (б– и в-железо, б-титан, хром, молибден, вольфрам, ванадий), куба, грани которого центрированы (г-железо, алюминий, медь, никель, свинец, в-кобальт) или гексагональны, или в форме ячейки (магний, цинк).

Зерна в поликристаллах не являются монолитными, а состоят из отдельных субзерен, которые повернуты одно относительно другого на малый угол. Субзерно является многогранником, в котором содержится либо незначительное количество дислокаций, либо их совсем нет. Основные характеристики субзерен: тип, расположение, строение, плотность дислокаций. Многие дислокации образуются в результате механического сдвига.

Границы субзерен и зерен в металлах разделяют на малоугловые и большеугловые. Малоугловые границы наблюдаются между субзернами и имеют дислокационное строение. Малоугловую границу можно представить с помощью ряда параллельных краевых дислокаций. Образование субзерен с малоугловыми дислокациями называется полигонизацией. Структура большеугловых границ более сложная. Субграницы образованы определенными системами дислокаций. В зависимости от того, какой материал и какое воздействие на него оказывает окружающая среда, находится расположение дислокаций. Если металл мало деформирован, то местом скопления дислокаций являются плоскости скольжения. Если же такие металлы, как алюминий, железо подвергаются сильной деформации, то дислокации представлены в виде сложных сплетений: пространств, сетки.

Структура, в которой субзерна разориентированны друг относительно друга на угол 15-300, является блочной или мозаичной.

Плотность дислокаций в металле повышается при увеличении угла разориентации субзерен и уменьшением их величины. Атомы, расположенные на границах зерен, и атомы на поверхности кристалла из-за нескомпенсированности сил межатомного взаимодействия, имеют более высокую потенциальную энергию, по сравнению с атомами в объеме субзерен. Наличие дислокаций влияет на прочностные качества металлов. По теоретическим подсчетам предел упругости чистых металлов в 1000 раз превышает реальный, а предел упругости стали – в 100 раз.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Строение древесины

Строение древесины Сделав только поперечный срез, можно четко рассмотреть строение древесины. Каждый брусок необтесанного дерева имеет кору – это кожа дерева, которая не используется в работе, ее обязательно снимают. Под корой располагается зона роста дерева, которая

ЛЕКЦИЯ № 1. Строение древесины

ЛЕКЦИЯ № 1. Строение древесины 1. Виды древесных пород и части дерева Растущие деревья имеют следующие составные части: корни, ствол, ветви, листья. Корневая система деревьев выполняет функции поставщика влаги и питательных веществ из почвы по стволу и ветвям к листьям.

2. Макроскопическое строение древесины

2. Макроскопическое строение древесины При поперечном разрезе ствола дерева можно установить главные макроскопические признаки: заболонь, ядро, годичные слои, сердцевинные лучи, сосуды, смоляные ходы и сердцевинные повторения.У молодых деревьев всех пород древесина

1. Строение металлов

1. Строение металлов Металлы и их сплавы – основной материал в машиностроении. Они обладают многими ценными свойствами, обусловленными в основном их внутренним строением. Мягкий и пластичный металл или сплав можно сделать твердым, хрупким, и наоборот. Для того чтобы

V НОВЫЕ ГРАНИЦЫ

V НОВЫЕ ГРАНИЦЫ Советская страна так велика и так разнообразна, что нам потребовалось немало времени, чтобы обозреть ее физическую карту, ту основу, на которую уже потом общественная жизнь накладывает свой отпечаток — к изломам морского побережья, к змейкам рек, к

§ 3.3 Строение атомов и периодический закон Менделеева

§ 3.3 Строение атомов и периодический закон Менделеева Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, находятся в периодической зависимости (или, выражаясь алгебраически, образуют периодическую функцию) от их атомных весов. Д.И. Менделеев Считается,

§ 3.6 Строение ядер

§ 3.6 Строение ядер Чем больше в ядре должно поместиться нуклонов, тем больше должна быть площадь поверхности ядра, где происходят присоединения то протонов, то нейтронов… Этим особенностям лучше всего отвечает форма ядра в виде двух пирамид Хеопса, соединённых

§ 4.14 Строение вещества и химическая связь

§ 4.14 Строение вещества и химическая связь Что, наконец, представляется нам затверделым и плотным, То состоять из начал крючковатых должно несомненно, Сцепленных между собой наподобие веток сплетённых. В этом разряде вещей, занимая в нём первое место, Будут алмазы

Глава 32 Строение Пространства – Времени

Глава 32 Строение Пространства – Времени «Действие есть кривизна Мира» Павел Дмитриевич Успенский, 1911 год Мы уже предполагали аналогии квантового строения микромира и макромира, при определенных условиях. Далее, будет показаны законы резонансного строения нашего

8. Плавление металлов и строение расплавов

8. Плавление металлов и строение расплавов Плавление – это физический процесс перехода металла из твердого состояния в жидкое расплавленное. Плавление – процесс, обратный кристаллизации, происходит при температуре выше равновесной, т. е. при перегреве. Поскольку

10. Строение слитка и аморфные сплавы

10. Строение слитка и аморфные сплавы Строение стального слитка впервые дано в 1878 г. Д.К. Черновым. Структура литого слитка состоит из трех основных зон. Первая зона – наружная мелкозернистая корка, которая состоит из дезориентированных мелких кристаллов –

Зерно (кристаллическое)

Гальванизированная поверхность с видимыми зернами цинка. В стали под покрытием зерна микроскопические.

Зерно (иногда употребляется термин кристаллит) — минимальный объём кристалла, окруженный высокодефектными высокоугловыми границами, в поликристаллическом материале.

Определение размеров зёрен

Размер зерен обычно определяется с помощью рентгеновской дифракции. Помимо неё используют различные микроскопические методики, такие как просвечивающая и растровая электронная микроскопия, а также картирование с использованием дифракции отраженных электронов. Существует ГОСТ 5639-82, определяющий методы выявления и определения величины зерна, однако он несколько устарел.

Межзёренная граница

Межзёренная граница — поверхность раздела двух зёрен (кристаллитов) в поликристаллическом материале. Межзёренная граница является дефектом кристаллической структуры и имеет склонность к понижению электрической проводимости и температуропроводности. Высокая энергия границ и относительно слабая связь в большинстве межзёренных границ часто делает их предпочтительным местом для возникновения коррозии и выделения второй фазы.

Межзёренные границы разделяют на малоугловые и высокоугловые. Традиционно принято граничное значение разориентации в 15°. Малоугловые можно описать в терминах дислокационной теории, высокоугловые - нет.

Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

См. также

Кристаллы
Металловедение
Материаловедение

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Зерно (кристаллическое)" в других словарях:

Зерно кристаллическое — – мелкие кристаллы, не имеющие ясно выраженной многогранной кристаллографически правильной формы. [Большой энциклопедический политехнический словарь] Рубрика термина: Общие термины Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ЗЕРНО КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ — мелкие кристаллы, не имеющие ясно выраженной многогранной кристаллографически правильной формы (см. также Поликристалл) … Большой энциклопедический политехнический словарь

Зерно (значения) — Зерно: Зерно ядро (плод, семя) любой зерновой культуры. Зерно город в Германии, в земле Саксония Анхальт. Зерно (кристаллическое) область кристаллической решетки, ограниченная межзёренными границами. Также иногда называется… … Википедия

ЗЕРНО — смотри Кристаллическое зерно … Металлургический словарь

КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ЗЕРНО — мелкие кристаллы, не имеющие явно выраженной многогранной кристаллографически правильной формы. смотри Поликристалл … Металлургический словарь

Общие термины — Термины рубрики: Общие термины Абсолютно чёрное тело Абсолютный минимум Абсолютный показатель ресурсоиспользования и ресурсосбережения … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Дератизация — I Дератизация (франц. dératisation, от rat крыса) комплекс мер по борьбе с грызунами, вредными для человека в эпидемическом и экономическом отношении. Дератизация включает профилактические и истребительные мероприятия. В населенных пунктах… … Медицинская энциклопедия

Микотоксины/Temp — Микотоксины (от греч. μύκης (mykes, mukos) «гриб») токсины, низкомолекулярные вторичные метаболиты, продуцируемые микроскопическими плесневыми грибами.Микотоксины являются природными загрязнителями зерна злаковых, бобовых, семян… … Википедия

Микотоксины — Рост плесневого гриба на поверхности жидкости Микотоксины (от греч … Википедия

Микотоксин — Рост плесневого гриба на поверхности жидкости Микотоксины (от греч. μύκης, mykes, mukos «гриб»; τοξικόν, toxikon «яд») токсины, низкомолекулярные вторичные метаболиты, продуцируемые микроскопическими плесневыми грибами. Микотоксины являются… … Википедия

Зерно

Зерно [grain] — отдельный кристаллит поликристаллического конгломерата, имеющий одну кристаллографическую ориентировку и разделенный с другими кристаллитами границами. Зерно-фундаментальное понятие в металловедении, поскольку все металлы и сплавы имеют зеренное строение. Размер зерна колеблется от нескольких микрометров до сантиметров, его изменение сильно влияет на свойства металлов и сплавов. Зеренная структура хорошо выявляется при просмотре травленых шлифов в световом микроскопе. При литье слитков и отливок в них формируются зерна, которые могут бsnm разных размеров и форм. 3ерно может быть равноосным, столбчатым и иногда перистым (веерным). Литые зерна литых металлов, как правило, имеют дендритное строение (Смотри Дендрит). В отдельных случаях при многих центрах кристаллизации формируется недендритная структура, характеризуемая отсутствием внутризерного членения на более мелкие состовляющие объемы (Смотри Модифицирование). В процессе пластической деформации при обработке давлением меняется форма зерен и их внутренное строение. Деформированные зерна имеют форму, близкую к эллипсоиду, и ячеистое строение, а кристаллическая решетка зерен — преимуществено пространственную ориентировку-текстуру. При нагреве деформированного металла t t_рекр из деформированных зерен формируются новые более совершенные рекристаллизованные зерна. Рекристаллизованные зерна могут быть равноосными или вытянутыми в направлении предшествующей деформации, могут сохранять текстуру. Рекристаллизованные зерна формируются также в результате рекристаллизации, идущей непосредственно при горячей деформации:

Энциклопедический словарь по металлургии. — М.: Интермет Инжиниринг . Главный редактор Н.П. Лякишев . 2000 .

Смотреть что такое "Зерно" в других словарях:

ЗЕРНО — ср. крупинка, кроха, мелкая частица чего, или целое крошечных размеров, крупнее пыли, муки, но мельче жеребейка; | семячко растения. Икряное зерно. Бисерное, жемчужное зерно. Золото попадается зернами. Камень крупного или мелкого зерна, крупно и… … Толковый словарь Даля

зерно — сущ., с., употр. сравн. часто Морфология: (нет) чего? зерна, чему? зерну, (вижу) что? зерно, чем? зерном, о чём? о зерне; мн. что? зёрна, (нет) чего? зёрен, чему? зёрнам, (вижу) что? зёрна, чем? зёрнами, о чём? о зёрнах 1. Зерном называют семечко … Толковый словарь Дмитриева

ЗЕРНО — ЗЕРНО, зерна, мн. зёрна, зёрен, зёрнам, ср. 1. Семя растений, содержащее мучнистое вещество и Зародыш. Сеять зерна. Горчичное Зерно. Конопляное Зерно. Крупные, мелкие зерна. Насыпать птицам зерен. Кофе в зернах. 2. собир., только ед. Семена… … Толковый словарь Ушакова

зерно — См. единица, плод, семя на обухе рожь молотит, зерна не обронит. Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. зерно гранула, семя; хлебные злаки, хлеб, съедобные зерновые; плод;… … Словарь синонимов

«Зерно» — «Зерно», большевистское легальное издательство. Основано М. С. Кедровым в октябре 1906 (разрешение градоначальства май 1907). Помещалось вместе со складом и книжным магазином на Невском проспекте, ПО (рядом, в доме 108, одна из… … Энциклопедический справочник «Санкт-Петербург»

зерно — мн. зёрна; зереньё, собир. (Шахматов, ИОРЯС 7, I, 300 и сл.), зернь ж. хлеб в зерне , укр. зерно, др. русск. зьрно, ст. слав. зрьно κόκκος (Супр.), болг. зърно, сербохорв. зр̏но, словен. zrno, чеш., слвц. zrno, польск. ziarno, в. луж. zorno, н … Этимологический словарь русского языка Макса Фасмера

зерно… — (без удар.) (с. х.). Первая часть сложных слов, обозначающая зерно, зерновой, относящийся к зерну, напр. зернодавилка, зерноплющилка, Зернотрест. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

зерно — зерно, зёрна, зерна, зёрен, зерну, зёрнам, зерно, зёрна, зерном, зёрнами, зерне, зёрнах (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») … Формы слов

зерно — а; мн. зёрна, рен, рнам; ср. 1. Плод и семя злаков, семя растений. Ячменное з. Конопляное з. Кофе в зёрнах. З. в з., з. к зерну (об отборных крупных семенах). / собир. О семенах хлебных злаков и бобовых культур. Семенное з. Отборное з. гороха.… … Энциклопедический словарь

Поликристаллическое (зернистое) строение материалов

Кристаллический материал может представлять собой единый, относительно крупный кристалл, который принято называть монокристаллом, а может состоять из множества мелких кристалликов, образующих некоторую целостность. Подобное строение материалов называют поликристаллическим или зёрнистым.

Поликристаллическое, т.е. зернистое строение наблюдается, в частности, у металлов и сплавов, затвердевших в обычных условиях. Каждое отдельное зерно поликристаллического металла или сплава является микроскопическим кристалликом неправильной формы. Размер зёрен колеблется в пределах от десятых долей микрона до нескольких миллиметров. Зёрна отделены друг от друга поверхностью раздела или границей, представляющей собой переходной слой, толщиной порядка 5-10 межатомных расстояний. На протяжении границы кристаллическая структура одного зерна плавно переходит в кристаллическую структуру соседнего зерна. Порядок расположения атомов на границах зёрен сильно нарушен. Угол разориентации кристаллических решёток в соседних зёрнах (угол α) является произвольным (рис 2.). Другими словами, зёрна случайным образом ориентированы в пространстве.

α- угол разориентации кристаллических решёток

в соседних зёрнах.

Рис. 2. Ориентация кристаллических решёток в соседних зёрнах.

Сами зёрна состоят из фрагментов, которые в свою очередь делятся на блоки. Угол разориентации кристаллических решёток в соседних фрагментах не превышает 5º, а для соседних блоков составляет величину от нескольких минут до нескольких секунд.

Причиной зернистого строения металлов и сплавов является то, что они кристаллизуются сразу из нескольких центров. В начальный момент затвердевания в жидком расплаве появляются зародыши кристаллов, которые начинают расти. В следующий момент времени появляется очередная порция зародышей, которые также растут. И так до тех пор, пока весь материал не закристаллизуется. На заключительном этапе кристаллизации соседние кристаллики приходят в соприкосновение и мешают друг другу расти. Поэтому они приобретают неправильную форму – форму зёрен.

Если в процессе кристаллизации создавать специальные условия, когда подавляются все зародыши кроме одного или нескольких, удаётся вырастить относительно крупный монокристалл металла или сплава, который приобретает правильную форму. В противном случае формируется поликристаллическая структура материала.

Наблюдать зернистую структуру металлических материалов можно только в микроскоп при большом увеличении на специально подготовленных образцах. Эту, наблюдаемую в микроскоп зернистую структуру материалов, называют микроструктурой.

Поскольку металлы и сплавы являются непрозрачными материалами, то для изучения их микроструктуры необходим специальный металлографический микроскоп, работающий по принципу отражения световых лучей от доведённой до зеркального блеска, полированной поверхности образца. Для выявления зёрен полированную поверхность образца подвергают травлению, т.е. обрабатывают различными реактивами, в частности, кислотами. Кислота в первую очередь разъедает границы зёрен и на их месте появляются углубления, которые не отражают, а рассеивают свет, падающий на поверхность образца. В результате границы зёрен становятся видимыми и обнаруживаются под микроскопом в виде тёмных полосок. Образец металлического материала, специально подготовленный для изучения его микроструктуры, называют микрошлифом.

Читайте также: