Аллотропия металлов

Некоторые металлы, например железо, титан, олово и другие, способны по достижении определенных температур изменять свое кристаллическое

строение, перестраивая тип элементарной ячейки. Так, ОЦК железо, будучи нагрето до 911 °С, перестраивает кристаллическую решетку при этой темпе­ратуре и становится ГЦК железом. Это строение сохраняется до 1392 °С, после чего решетка снова перестраивается и приобретает ОЦК строение, сохраняя его вплоть до температуры плавления 1539 "С.

Данное явление получило название аллотропии или полиморфизма, а сами переходы от одного кристаллического строения к другому называются аллотропическими или полиморфными.

Основной причиной аллотропии является стремление любого вещества обладать минимальным запасом свободной энергии F, которая изменяется в зависимости от абсолютной температуры Т по формуле F = U~TS, где U — внутренняя энергия вещества, S — энтропия (термодинамическая функция). Если у металла по достижении какой-то определенной температуры измене­ние типа кристаллической решетки обеспечивает уменьшение запаса свобод­ной энергии, то такой металл претерпевает аллотропическое превращение.

Разные аллотропические формы металлов обозначают буквами грече­ского алфавита, при этом низкотемпературные модификации обозначают буквой а, а последующие в порядке роста температуры— буквами (J, у, 5 и т. д.

Наличие у металлов аллотропических (полиморфных) превращений имеет важное практическое значение, поскольку благодаря им у металлов изменяются такие свойства, как плотность, способность растворять в своей решетке другие элементы и т. д.

В связи с этим именно благодаря полиморфизму сплавы на основе железа, титана и других металлов (обладающих данным свойством) можно подвергать термической обработке для целенаправленного изменения их свойств.