Полиморфизм металлов

Существование разных типов кристаллических решеток у одного и того же вещества при различных температуре и давлении называется полиморфизмом, или аллотропией, а процесс перехода из одной кри­сталлической формы в другую - полиморфным, или аллотропиче­ским, превращением. Ряд элементов - Со, Ti, Mn, Sn, Ca, Li, Fe и др. имеют два и более типа (модификации) кристаллических решеток, обозначаемых малыми буквами греческого алфавита (α, β, γ и т. д.), начиная с той формы, которая существует при наиболее низкой тем­пературе.

Процесс перехода из одной формы в другую определяется термо­динамическим состоянием системы и объясняется тем, что, начиная с определенной температуры (температуры перекристаллизации), но­вая модификация обладает меньшим запасом энергии, чем предыду­щая, и является энергетически более устойчивой. Температура, при которой осуществляется переход из одной модификации в другую, называется температурой полиморфного превращения. Новые поли­морфные формы образуются в результате зарождения центров и роста кристаллов аналогично кристаллизации из жидкого состояния.

На рис. 1.6 приведены кривые охлаждения и нагрева железа, харак­теризующие его полиморфные превращения. При температурах ниже 911 °С и выше 1392 °С железо имеет объемно-центрированную куби­ческую решетку и обозначается Fe_α. При температурах 911... 1392 °С оно имеет гранецентрированную кубическую решетку и обозначает­ся Fe_γ. Высокотемпературную модификацию Fe_α иногда обозначают Fe_β.

Рис. 1.6. Кривые охлаждения и нагрева железа

При температуре 768 °С (точка Кюри) происходит изменение маг­нитных свойств железа: ниже 768 °С оно магнитно, выше - немаг­нитно (немагнитное α-железо иногда называют β-железом).