Сейчас особенности полиморфных
превращений хорошо изучены. В ходе охлаждения при постоянном давлении, уже
после затвердевания, при какой-то температуре происходит переупаковка
атомов в решетку другого типа. При дальнейшем охлаждении может происходить
новая перестройка атомов в решетку третьего типа или (в железе) снова
в решетку первого типа. Например, марганец существует в четырех (!)
кристаллических модификациях. При нагреве все перестройки решетки обычно
идут в обратном порядке. Изменение решетки металлов и сплавов при
охлаждении или нагреве — это пример фазового превращения.
Многие фазовые превращения нам
знакомы с детства. Например, при таянии льда получается вода
(жидкая фаза). При дальнейшем нагревании вода превращается в пар
(газообразная фаза). Но при таких превращениях фазы резко различаются
по величине межатомных расстояний и характеру теплового движения
атомов, а в твердом состоянии фазы различаются лишь способом упаковки
атомов, расстояния между которыми меняются незначительно. Механические
свойства разных кристаллических модификаций одного и того же металла,
конечно, не различаются столь сильно, как, скажем, свойства воды и льда.
Однако различия физических (например, магнитных) свойств могут быть
очень резкими.
В остальном имеется определенное
сходство превращений жидкость -*• кристалл и кристалл -*- кристалл (с
другой решеткой). В чистом металле полиморфное превращение идет при
строго определенной температуре, зависящей от внешнего давления (как
и плавление или кристаллизация). Только при этой температуре возможно
мирное сосуществование двух фаз. Если превращение при нагреве требует
затраты определенного количества тепловой энергии, то превращение, идущее
при охлаждении, как и при кристаллизации, сопровождается
выделением тепла.
Есть два основных механизма
фазовых превращений в твердом теле. Если температура еще достаточно высока
(скажем, 0,5 Тпл) и атомы сравнительно подвижны, они способны
обмениваться местами с соседями и перемещаться на расстояния,
превышающие межатомное. В этом случае атомы как бы покидают свои позиции в
старой ре-Нютке и поодиночке или небольшими группами пристраиваются к
новой.
