МЕТАЛЛОГРАФИЯ
(от металлы
и
...гра-фия),
наука
о структуре металлов и сплавов; составная часть
металловедения.
М.
изучает закономерности образования структуры, исследуя макроструктуру
и
микроструктуру металла (путём ааблюдения невооруж. глазом либо с
помощью светового и электронного микроскопов), а также изменения механич.,
электрич., магнитных, тепловых и др. физ. свойств металла в зависимости
от изменения его структуры. Для изучения микроструктуры используют, кроме
того, рентгеновскую дифракционную микроскопию (см. Рентгеновский структурный
анализ). Исследование структуры необходимо для нахождения связи "структура
- свойство", а установление закономерностей образования структуры - для
прогнозирования на основе этой связи свойств новых сплавов. Напр., прочность
однофазных сплавов связана с размером зерна; при наличии включений второй
фазы расстояние между включениями влияет на прочность и темп-ру рекристаллизации
сплава; от размера и количества включений второй фазы зависят магнитные
свойства ферромагнитных материалов.
Макроструктура характеризуется формой и
расположением крупных кристаллитов (зёрен), наличием и расположением различных
дефектов
металлов, распределением примесей (см. Ликвация) и неметаллич.
включений. Микроструктура металлич. материала определяется формой, размерами,
относит, количеством и взаимным расположением кристаллов отдельных фаз
или их совокупностей, имеющих однообразный вид. Под тонкой структурой (субструктурой)
понимают строение отдельных зёрен, определяемое расположением дислокаций
и др. дефектов кристаллической решётки.
Формирование и изменение внутреннего строения
металла (структуры) происходит в результате фазовых превращений при нагреве
или охлаждении металла, а также вследствие пластич. деформации, облучения,
отдыха, рекристаллизации, спекания и т. д. Структура литого металла, формирующаяся
в результате возникновения и роста в расплаве центров кристаллизации, зависит
от скорости охлаждения расплава, содержания примесей, направления отвода
тепла (рис. 1) и др. факторов.
Рис. 1. Макроструктура литого сплава на
основе железа. Зёрна вытянуты в направлении отвода тепла при затвердевании.
Увеличено в 1,5 раза.
Рис. 2. Микроструктура алюминия после рекристаллизации,
наблюдаемая, с помощью светового микроскопа в поляризованном свете. Увеличено
в 70 раз.
Рис. 3. Микроструктура сплава железа с
хромом и никелем, наблюдаемая с помощью электронного микроскопа. Крупные
тёмные выделения образовались при высокой темп-ре. Мелкие выделения, возникшие
при низкой температуре, не видны, но обнаруживаются благодаря вызванным
ими искажениям решётки (область искажений имеет вид кофейного зерна). Увеличено
в 82 500 раз.
Рис. 4. Микроструктура сплава на
основе молибдена, наблюдаемая с помощью электронного микроскопа; а -
слабо деформированный сплав (видны дислокации в виде тёмных прерывистых
линий). Увеличено в 50 000 раз; б - сильно деформированный сплав
(видны фрагменты, разделённые плотными скоплениями дислокаций). Увеличено
в 52 500 раз.
Увеличение скорости охлаждения может, напр.,
приводить к измельчению зерна. Размер зерна можно изменить, подвергнув
металл пластич. деформации и рекристаллизации (рис. 2). Микроструктура
резко изменяется при протекании в твёрдом металле фазовых превращений,
к-рые могут быть вызваны изменением темп-ры или всестороннего давления.
И в этом случае структура зависи/ от условий, в которых проходит превращение,
гл. обр. от температурного интервала и скорости охлаждения, а также от
особенностей строения кристаллич. решёток фаз, участвующих в превращении.
Напр., размеры выделений второй фазы и расстояние между ними уменьшаются,
если превращение проходит при низких темп-pax или ускоренном охлаждении
(рис. 3). Субструктура металла изменяется при фазовых превращениях, а также
при пластич. деформации и рекристаллизации. Напр., после сильной деформации
дислокации могут образовать скопления, разделяющие зёрна на отдельные фрагменты
(рис. 4). Помимо закономерностей образования структуры, М. изучает условия
и причины возникновения при кристаллизации, пластич. деформации и рекристаллизации
текстуры металлов, к-рая обусловливает анизотропию свойств поликри-сталлич.
материала. (Историч. справку см. в ст. Металловедение.)
Лит.: Б о ч в а р А. А., Металловедение,
5 изд., М., 1956; Ю м - Р о з е р и В., Рей-нор Г. В., Структура металлов
и сплавов, пер. с англ., М., 1959; Лаборатория металлографии, 2 изд., М.,
1965; С мол мен Р., А ш о и К., Современная металлография, пер. с англ.,
М., 1970; Лившиц Б. Г., Металлография, 2 изд., М., 1971.
В. Ю. Новиков.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я