РОЗДІЛ І БУДОВА І ВЛАСТИВОСТІ ЧИСТИХ МЕТАЛІВ § 1. Кристалічна будова металів 1. Різновиди існування твердих тіл Кристалічні гратки металів. Усі метали у твердому агрегатному стані мають кристалічну будову. Розташування атомів (іонів) у кристалічній речовині звичайно зображають у вигляді елементарної решітки (комірки)—найменшого комплексу атомів, багаторазове повторення якого відображає розташування атомів в об'ємі речовини. Найхарактернішими для металів є три типи кристалічних граток (рис. 1): об'ємноцентрована кубічна (о. ц. к.), гранецентрована кубічна (г. ц. к.) і гексагональна щільноупакована (г. щ. у.). У системі о. ц. к. (рис. 1, а) кристалізуються, наприклад, W, Сг, Мо; у системі г. ц. к. (рис. 1, б) — Аl, Cu, Ni; у системі г. щ. у. (рис. 1, в) — Zn, Be, Cd. Розмiри просторової гратки характеризують величинами перiодiв iдентичностi (cкорочено перiодами гратки) а — найкоротшими вiддалями мiж вузлами гратки. В просторових гратках pозрiзняють також мiжплощиннi вiддалi, величини яких залежать вiд вибору площин у кристалі. Iншими параметрами, якi застосовують при аналiзi кристалiчних структур, є атомний радiус, координацiйне число, щiльнiсть пакування. Атомний радiус вимiрюють половиною вiддалi мiж найближчими сусiднiми атомами в гратцi. Наприклад, у випадку кубiчної примiтивної гратки та гексагональної щільної атомний радiус дорiвнює а/2, а для гранецентрованої та об'ємноцентрованої кубічних відповідно  EMBED Equation.3 
та  EMBED Equation.3 
. За координацiйне число приймають число найближчих сусiднiх атомiв. Наприклад, в об'ємноцентрованiй кубiчнiй гратцi атом, що перебуває в центрi куба, оточений вiсьмома атомами, якi знаходяться на вiдстанi  EMBED Equation.3 
. Для пояснення розташування атомів у гратці використовують уявлення, за яким атоми у ній розмiщуються як жорсткi кулi. У такiй моделi щiльнiсть пакування визначають відношенням об'єму атомiв, якi припадають на одну елементарну комiрку, до об'єму всiєї гратки. Щiльнiсть пакування визначають у відсотках. Для щільних граток гранецентрованої кубічної та гексагональної щільність пакування дорівнює 74 %, у той час як для об'ємноцентрованої кубiчної — 68 %. Періоди кристалічних граток дуже малі, тому їх вимірюють в нанометрах (нм) (1 нм = 10–9 м). Період гратки хрому, наприклад, становить 0,2878 нм, алюмінію — 0,4041 нм. Отже, у гратках металу на 1 см довжини розташовано десятки мільйонів атомів.


Рис. 1. Елементарні кристалічні гратки металів. 2. Анізотропія властивостей кристалів. У різних кристалографічних площинах, проведених через центри атомів у кристалічних гратках, число атомів і відстані між ними неоднакові. Наприклад, у площині, проведеній через основу гексагональної гратки (рис. 1, в), розташовано 7, а в площині її бічної грані— 4 атоми. У зв'язку з цим властивості монокристалів (одиничних кристалів у вигляді геометрично правильної фігури багатогранника) у різних напрямах неоднакові. Таке явище називається анізотропією. Виявляється анізотропія в неоднаковості електричного опору монокристала і швидкостей розчинення в хімічних реактивах, у відмінності механічних властивостей. Наприклад, міцність зразків, вирізаних у різних напрямах з монокристала міді, відрізняється приблизно в 3 рази, а пластичність — більш як у 5 раз; монокристали кобальту здатні намагнічуватися в одних напрямах у 3 рази інтенсивніше, ніж у інших. Реальні метали є тілами полікристалічними, тобто складаються з багатьох по різному орієнтованих у просторі кристалів (зерен). Тому властивості таких металів у будь–якому напрямі усереднені, однакові. Проте коли обробка металів сприяє переважному орієнтуванню окремих кристалів (наприклад, при прокатуванні, куванні), полікристалічні метали стають також анізотропними. Так, міцність холоднокатаних зразків, вирізаних у напрямі впоперек прокатування, вищ...