Гипотеза регулярного решетчатого строения кристаллов в начале XX века была подтверждена экспериментально рентгеноструктурным анализом. В результате этих измерений удалось установить параметры кристаллических решеток металлов, которые оказались в пределах 0,2-0,7нм.
Кроме трех видов кристаллографических плоскостей, параллельных плоскостям координатной системы, в кристаллической решетке можно обнаружить ещё несколько плоскостей, пересекающих две или все три координатные оси (рис. 3.4).
Положение кристаллографической плоскости в пространстве задается величиной отрезков, которые отсекает эта плоскость на координатных осях и которые пересчитываются затем в соответствующие индексы. Если плоскость не пересекает какую-либо ось (параллельна ей), то координата по этой оси обозначается нулем.
| Рис. 3.4. Символы важнейших плоскостей в кубической решетке |
На рис. 3.4 показаны важнейшие кристаллографические плоскости в кубической решетке. При этом символы каждой такой плоскости характеризуют все семейство параллельных плоскостей этого направления.
Таким образом, даже в кубических кристаллических решетках (с высокой степенью симметрии) можно выделить несколько возможных кристаллографических плоскостей, различающихся по плотности расположения узлов на единице площади. Это свидетельствует о неоднородности строения, а следовательно, неоднородности свойств кристаллов в различных направлениях. Различие свойств кристалла (прочности, электропроводности и др.) в зависимости от направления называют анизотропией. Все кристаллы анизотропны.
Кристаллографические плоскости и направления с наибольшей плотностью упаковки называют плоскостями и направлениями скольжения. Именно в этих направлениях требуются минимальные усилия для осуществления пластической деформации металла, при которой одни плоскости смещаются относительно других, параллельных им плоскостей.
Поскольку любая металлическая деталь (некоторый объем металла) состоит из большого числа зерен (десятков тысяч в 1 см3), кристаллографические оси которых ориентированы в пространстве различным образом, то оказывается, что любой такой поликристаллический кусок металла будет иметь одинаковые свойства в различных направлениях - будет квазиизотропным.
Имеются металлы, которые образуют два или более устойчивых типа кристаллических решеток, существующих при разных температурах. Это явление называют полиморфизмом или аллотропией. Процесс перехода вещества из одного кристаллического строения в другое называется полиморфным (аллотропическими) превращением.
Аллотропические формы обычно обозначаются буквами греческого алфавита: α, β, γ, δ. В таблице 3.4 приведен ряд металлов, обладающих различными аллотропическими формами.