Все металлы находятся, в твердом состоянии до определен-ной температуры. Это значит, что до определенной температуры металл сохраняет свою кристаллическую структуру (решетку), в которой атомы, находящиеся в узлах кристаллической решетки, совершают колебательные движения с определенной амплиту¬дой и частотой порядка 1013 периодов в секунду. При нагреве ам¬плитуда перемещения атомов в узлах кристаллических решеток -увеличивается и, наконец, достигает такого значения, при кото¬ром силы взаимодействия между атомами не обеспечивают их взаимного положения в решетке, и она разрушается. Этот мо¬мент и называют плавлением, и вещество переходит в жидкое со¬стояние. Поскольку атомы в решетке каждого металла связаны строго определенными силами, на что указывает определенный параметр каждой кристаллической ячейки, то и энергия, необхо-димая для разрушения решетки, имеет строго определенное значение. Вот почему каждый металл имеет свою строго опреде¬лённую температуруплавления, и эта величина является физи¬ческой характеристикой металла. На рис. 5.14, а представлен гра¬фик изменения температуры при нагревании металлического вещества, откуда следует, что плавление происходит при постоян¬ной температуре, так как вся подводимая энергия затрачивается на разрушение кристаллической решетки. Дальнейший рост тем¬пературы идет пропорционально времени и характеру источни¬ка энергии.5.14, б показан процесс охлаждения жидкого металла. m температура плавления еншкается, т.е. избыточная [энергиявыделяется из системы, что приводит к умень-> количества движения атомов, находящихся в жидкости, ке m начинается кристаллизация жидкой фазы, которая за¬кается в точке п, температура при этом остается постоян-j <так как выделяется энергия, затраченная ранее на разруше-; кристаллической решетки. Температура, при которой металл ят из жидкого состояния в твердое, называется темпера-г первичной кристаллизации. Кроме первичной кристалли-возможно формирование кристаллической структуры в (9дом состоянии — вторичная кристаллизация, что имеет мес-§фрв аллотропических превращениях. В отличие от температуры плавления, которая является для цого металла физической константой, температура кристалли-[ его не является величиной постоянной и зависит от скорости цения.
Г°С
Рассмотрим процесс кристаллизации с позиций термодина-Известно, что всякая система стремится к такому состоя->, когда уровень свободной энергии ее будет минимальным. (Гсимость уровня свободной энергии жидкого и твердого со-i металла от температуры показана на рис. 5.15. При тем
пературе Ts свободные энергии твердого и жидкого состояний
будут равны, и, если речь идет об охлаждении, то именно до этой
температуры металл будет находиться в жидком состоянии, в-то
время как при нагреве именно до этой температуры он будет
твердым.
