(или различных других причин) один слой атомов сдвигается по отношению к другому, то перемещение рядов 1,2,3,. происходит неодновременно. Сначала, и на большую величину, смещаются атомы первого ряда (считая по направлению действующей силы), затем — атомы следующих рядов 2, 3, 4, . , причем величина смещения по мере удаления от места приложения усилий снижается до тех пор, пока не исчезнет совсем.

Между атомами нижнего ряда 6 и верхних рядов 5' и 6' образуется неестественная схема связей, при которой с каждым атомом нижнего ряда 6 связаны два атома верхних рядов 5'и б'.Такое несовершенство структуры будет наблюдаться вдоль всего ряда 6—6; оно носит линейный характер и называется линейной дислокацией. Количество дислокаций в каждом реальном кристалле велико — около 10® на 1 см*. Дислокации возникают уже в процессе первичной кристаллизации, и их следует рассматривать как неизбежные дефекты строения кристаллических тел.

Следует учитывать, что искажения решетки и повышенный запас энергии атомов будут во всех рядах, расположенных вблизи плоскости сдвига, хотя под названием «дислокация» обычно подразумевают только несовершенства по линии 6—6'.

В настоящее время установлено, что дислокации — это наиболее важный вид встречающихся в металле несовершенств. Некоторые свойства дислокаций, а также их влияние на показатели механических свойств металлов описаны в гл. II при рассмотрении особенностей пластической деформации металлов.

§ 6. МОНОКРИСТАЛЛЫ И ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ БЛОКИ

Если изучать свойства одного и того же металла на специально выращенных отдельных кристаллах и на образцах, состоящих из большого числа тех же кристаллов, объединенных в поликристаллические блоки (зерна), то оказывается, что результаты наблюдений или замеров, как правило, сильно отличаются друг от друга.

Для монокристаллов характерна прежде всего анизотропия свойств в различных направлениях. Явление это совершенно очевидное и естественное. Объясняется оно правильным кристаллическим строением монокристалла, а также особенностями взаимного расположения атомов и связей между ними в различных кристаллографических плоскостях. Так, для монокристалла железа по различным направлениям определены следующие значения модуля упругости Е:

Кристаллографическое направление Е, кГ/мм2

По ребру куба. 13500

» пространственной диагонали . 29 ООО » диагонали грани. 2 100

Показатели других механических свойств монокристалла чистого железа также резко изменяются в зависимости от направления испытаний:

Предел текучести ст, кГ/мм2.8,2—13^

Предел прочности св, кГ/мм2.15,6—22,8

Удлинение в момент разрушения 8, % . 17—84

Все другие механические и физические свойства любых монокристаллов также изменяются в зависимости от того, в каких направлениях и плоскостях они определены.

Любой реальный металл представляет собой систему монокристаллов. При соединении зерен в единый агрегат свойства их границ, ■аже для самых чистых металлов, будут отличаться от свойств са-^их зерен в связи с неизбежными искажениями кристаллической 'решетки. В реальных металлах, к тому же, обычно содержатся различные примеси, способствующие неодновременности (избирательности) кристаллизации. Вследствие этого граничные области металла, как правило, отличаются повышенным содержанием примесей и загрязнений, химическим составом, структурой и, конечно, свойствами.

Межкристаллитные прослойки могут весьма существенно влиять на металл: упрочнять-его или делать пластичным, улучшать или ухудшать его электрические и магнитные свойства, повышать или снижать его коррозионную стойкость и т. д. При переходе от монокристалла к поликристаллическому агрегату сильные изменения прежде всего претерпевают все свойства, зависящие от межкри-сталлитных прослоек и границ зерен.

В связи с тем, что в общем случае пространственное расположение монокристаллов в блоках статистически беспорядочно, при исследованиях свойств металлов на крупных образцах создается впечатление изотропности свойств (квазиизотропность). При этом на все свойства металла значительное влияние оказывает способ производства и последующей термической обработки. В табл. 2 приведены показатели важнейших механических свойств технически чистого железа, полученного различными методами.

Существенно отражаются на свойствах металла форма и размеры зерен, определяющих его металлографическую структуру. .Измельчение зерен обычно улучшает все характеристики механических свойств — прочность, ударную вязкость, а иногда и пластичность металла. Влияние измельчения зерна на свойства чистого железа показано в табл. 3 и на рис. 8, 9.

Из табл. 3 видно, что с уменьшением величины зерен пределы прочности и текучести постоянно возрастают. Характеристики пластичности изменяются более сложно. Сначала с уменьшением величины зерна пластичность несколько падает, но затем она вновь повышается и после достижения мелкозернистой структуры (размер зерна менее0,20мм) становится стабильной.