Технологии материалов

     Рассмотрены строение и свойства металлов и металлических сплавов, основные виды промышленных сплавов, способы их получения и очистки. Представлены способы получения заготовок литьем и обработкой давлением, способы 
изготовления сварных соединений, а также механические, 
электрофизические и электрохимические способы обработки. Приведены краткие теоретические сведения об этих видах обработки и их материаловедческие аспекты. Изложены 
технологии обработки неметаллических материалов на полимерной основе.

Е. А. Астафьева, Ф. М. Носков, С. И. Почекутов
ТЕХНОЛОГИИ 
МАТЕРИАЛОВ

Учебное пособие

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Е. А. Астафьева, Ф. М. Носков, С. И. Почекутов
ТЕХНОЛОГИИ  МАТЕРИАЛОВ

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Сибирский федеральный университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Е. А. Астафьева 
Ф. М. Носков 
С. И. Почекутов 
 
 
ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Красноярск 
СФУ 
2019 

УДК 621.7/.9 
ББК 
34.5 
А910 
 
 
Р е ц е н з е н т ы: 
В. А. Меновщиков, доктор технических наук, профессор Красноярского государственного аграрного университета;  
А. С. Тюриков, кандидат технических наук, доцент Красноярского 
института железнодорожного транспорта 
 
  
Астафьева, Е. А.  
А910 Технологии материалов : учеб. пособие / Е. А. Астафьева,  
Ф. М. Носков, С. И. Почекутов. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 
2019. – 224 с.  
 
ISBN 978-5-7638-4125-1 
 
Рассмотрены строение и свойства металлов и металлических сплавов, 
основные виды промышленных сплавов, способы их получения и очистки. 
Представлены способы получения заготовок литьем и обработкой давлением, способы изготовления сварных соединений, а также механические, электрофизические и электрохимические способы обработки. Приведены краткие 
теоретические сведения об этих видах обработки и их материаловедческие 
аспекты. Изложены технологии обработки неметаллических материалов на 
полимерной основе. 
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению бакалавриата 29.03.04 «Технологии художественной обработки материалов». 
 
 
 
 
 
Электронный вариант издания см.: 
УДК 621.7/.9 
http://catalog.sfu-kras.ru 
ББК 34.5 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-7638-4125-1 
 
         © Сибирский федеральный университет, 2019 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 
 
 
ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................... 6 

1. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ..................................................... 7 

1.1. КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ .......................................................... 7 
1.2. СВЕДЕНИЯ О СПЛАВАХ .............................................................................................. 8 
1.3. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ .................................................................................................... 10 
1.4. СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ ........................................................................................ 13 
1.4.1. Механические свойства материалов ............................................................... 14 
1.5. ПРОМЫШЛЕННЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СПЛАВЫ ................................................... 19 
1.5.1. Сплавы на основе железа ................................................................................ 19 
1.5.2. Инструментальные материалы ........................................................................ 31 
1.5.3. Алюминиевые сплавы ....................................................................................... 33 
1.5.4. Медные сплавы ................................................................................................. 35 

2. МЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ .................................................................................................... 36 

2.1. СПОСОБЫ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ ................................................................................. 36 
2.1.1. Производство стали в кислородных конверторах .......................................... 37 
2.1.2. Производство стали в электродуговых печах ................................................. 40 
2.2. МЕТОДЫ РАЗЛИВКИ СТАЛИ ..................................................................................... 43 
2.2.1. Разливка стали в изложницы ........................................................................... 44 
2.2.2. Непрерывная разливка стали .......................................................................... 46 
2.3. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СТАЛИ ........................................................ 48 
2.3.1. Обработка стали синтетическим шлаком ........................................................ 48 
2.3.2. Вакуумирование стали ...................................................................................... 49 
2.3.3. Продувка стали инертным газом...................................................................... 51 
2.3.4. Переплавные процессы .................................................................................... 51 

3. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО ......................................................................................... 55 

3.1. СУЩНОСТЬ И ЗНАЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ .............. 55 
3.2. ТРЕБОВАНИЯ К ЛИТЕЙНЫМ СПЛАВАМ И ИХ СВОЙСТВА ................................... 56 
3.3. ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ ФОРМЫ ........................................................ 57 
3.3.1. Формовочные и стержневые смеси ................................................................. 58 
3.3.2. Изготовление песчано-глинистых форм ......................................................... 59 
3.3.3. Ручная и машинная формовки ......................................................................... 64 
3.4. ПЛАВКА ЛИТЕЙНЫХ СПЛАВОВ. СБОРКА И ЗАЛИВКА ФОРМ .............................. 69 
3.5. СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ЛИТЬЯ ......................................................................... 71 
3.5.1. Литье в оболочковые формы ........................................................................... 71 
3.5.2. Литье по выплавляемым моделям .................................................................. 73 
3.5.3. Литье в кокиль .................................................................................................... 75 

– 3 – 

 

3.5.4. Литье под давлением ........................................................................................ 78 
3.5.5. Центробежное литье ......................................................................................... 82 
3.6. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ДЕФЕКТОВ ОТЛИВОК   
И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ОТЛИВОК ................................................................................ 84 

4. ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ  ДАВЛЕНИЕМ ..................................................... 87 

4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ .................................................................................................... 87 
4.2. ПОЛУЧЕНИЕ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА, ТРУБ И ПРОФИЛЕЙ   
ОБЩЕГО И СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ................................................................. 91 
4.2.1. Прокатка ............................................................................................................. 91 
4.2.2. Прессование и волочение ................................................................................ 96 
4.3. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН ....................................... 97 
4.3.1. Ковка ................................................................................................................... 97 
4.3.2. Объемная штамповка ....................................................................................... 99 
4.3.3. Листовая штамповка ....................................................................................... 103 

5. ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА ............................................................... 110 

5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ .................................................................................................. 110 
5.2. ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА ................................................................................... 111 
5.2.1. Особенности электродуговой сварки............................................................. 111 
5.2.2. Ручная дуговая сварка .................................................................................... 113 
5.2.3. Автоматическая сварка под слоем флюса .................................................... 115 
5.2.4. Дуговая сварка в атмосфере защитных газов .............................................. 116 
5.2.5. Сварка плазменной дугой ............................................................................... 118 
5.3. ГАЗОВАЯ СВАРКА .................................................................................................... 120 
5.3.1 Основные сведения о процессе ...................................................................... 120 
5.3.2. Оборудование для газовой сварки ................................................................ 122 
5.3.3. Газокислородная резка металлов .................................................................. 124 
5.4. ЛУЧЕВЫЕ СПОСОБЫ СВАРКИ ............................................................................... 126 
5.5. МЕТОДЫ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ ............................................................................. 130 
5.5.1. Электроконтактная сварка. Сущность и разновидности процесса ............. 130 
5.5.2. Диффузионная сварка .................................................................................... 138 
5.5.3. Сварка трением ............................................................................................... 140 
5.6. СТРОЕНИЕ И ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ............................................ 142 
5.6.1. Структура сварного шва, полученного при электродуговой сварке ........... 142 
5.6.2. Дефекты сварных швов и причины их возникновения ................................ 145 
5.6.3. Контроль качества сварных соединений ....................................................... 149 

6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН ... 151 

6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ .................................................................................................. 151 
6.2. ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ ................................................... 152 
6.2.1. Режим резания ................................................................................................. 154 
6.2.2. Геометрия инструмента и ее влияние на процесс резания  
и качество обработки ................................................................................................ 156 

– 4 – 

 

6.2.3. Физические основы процесса резания металлов. Стружкообразование ... 159 
6.2.4. Сила резания и ее составляющие ................................................................. 161 
6.2.5. Явление нароста. Износ и стойкость режущего инструмента.  
Смазывающе-охлаждающие технологические среды ........................................... 163 
6.3. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ТОЧЕНИЕМ .................................................................. 166 
6.3.1. Характеристика метода .................................................................................. 167 
6.3.2. Инструмент для точения ................................................................................. 168 
6.3.3. Рабочие приспособления для токарной обработки ..................................... 170 
6.3.4. Станки токарной группы. Устройство универсального  
токарно-винторезного станка ................................................................................... 171 
6.4. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКАХ ................................... 174 
6.4.1. Характеристика метода .................................................................................. 174 
6.4.2. Виды, элементы и геометрия осевого инструмента .................................... 176 
6.4.3. Станки сверлильной группы ........................................................................... 178 
6.5. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ПРОТЯЖНЫХ СТАНКАХ ....................................... 179 
6.5.1. Характеристика метода .................................................................................. 179 
6.5.2. Элементы, геометрия инструмента ............................................................... 180 
6.5.3. Протяжные станки ........................................................................................... 182 
6.6. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ФРЕЗЕРОВАНИЕМ ...................................................... 183 
6.6.1. Характеристика метода .................................................................................. 183 
6.6.2. Виды фрез, их элементы и геометрия .......................................................... 184 
6.6.3. Станки фрезерной группы .............................................................................. 186 
6.7. СТРОГАНИЕ И ДОЛБЛЕНИЕ ................................................................................... 187 
6.7.1. Характеристика методов строгания и долбления ........................................ 187 
6.7.2. Строгальные и долбежные станки ................................................................. 188 
6.8. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК АБРАЗИВНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ НА СТАНКАХ ..... 190 
6.8.1. Характеристика методов шлифования .......................................................... 190 
6.8.2. Особенности процесса резания при шлифовании ....................................... 192 
6.8.3. Состав абразивного инструмента .................................................................. 193 
6.8.4. Станки шлифовальной группы ....................................................................... 194 
6.8.5. Отделочная обработка .................................................................................... 195 
6.9. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ   
ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ............................................................................................... 200 
6.9.1. Электрофизические методы обработки ........................................................ 201 
6.9.2. Электрохимическая обработка ....................................................................... 205 

7. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ИХ ОБРАБОТКИ ................. 209 

7.1. СОСТАВ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТМАСС ................ 209 
7.1.1. Полимеры ......................................................................................................... 209 
7.1.2. Пластмассы ...................................................................................................... 211 
7.1.3. Методы получения изделий из пластмасс .................................................... 212 
7.2. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ   
И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ ........................................................................... 217 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................................................... 222 

– 5 – 

ВВЕДЕНИЕ 

 
 
 
Дисциплина «Технологии материалов» содержит материал о традиционных и новых технологиях обработки материалов в металлургической, машиностроительной, химической промышленности и др.  
Анализируя последовательность этапов выбора материала и технологии получения деталей, конструкций и инструмента из него, можно 
представить возможности изделий при эксплуатации.  
Эти сведения необходимы при проектировании и создании художественных изделий из металлических, полимерных и других материалов,  
а для этого нужно знать диапазон технологических процессов обработки. 
В пособии приведены сведения об основах атомно-кристаллического строения металлов и сплавов, их свойствах, классификации и области применения, чтобы студенты ориентировались в номенклатуре  
материалов. 
Описаны способы производства стали, уделено внимание сущности процессов ее выплавки, разливки и рафинирования. 
Далее изложены основы технологий получения заготовок деталей 
машин и конструкций, к которым относятся: 
• различные виды литья: специальные и в песчано-глинистые формы со сведениями об их возможностях и недостатках; 
• виды обработки металлов давлением, сущность процессов горячего и холодного деформирования металлов, методы получения листов, 
профилей, труб и заготовок деталей машин; 
• основы сварки металлов электродуговой, контактной, газовой  
и лучевые способы сварки, а также резки металлов. 
Рассмотрены способы обработки заготовок деталей машин: 
• процессы, происходящие при различных методах обработки  
резанием, применяемый инструмент, краткие сведения о конструкции 
станков; 
• электрофизические, электрохимические и электромеханическе 
методы обработки заготовок, позволяющие даже трудно обрабатываемым материалам предавать сложную конфигурацию и высокую чистоту 
поверхности.  
Приведены также способы получения изделий из полимерных  
и некоторых видов композиционных неметаллических материалов. 
Основная цель изучения дисциплины «Технологии материалов» – 
сформировать у студентов знания о структуре технологических процессов производства и свойствах выпускаемых изделий. 

– 6 – 

1. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА  
МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ 

 
 
 
1.1. КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 
 
 
В твердом состоянии металлы имеют кристаллическое строение. 
Атомы в металле располагаются закономерно, образуя правильную кристаллическую решетку (рис. 1.1), что соответствует минимальной энергии взаимодействия атомов. 
Кристаллическая решетка состоит из воображаемых линий и плоскостей, проходящих через точки расположения атомов в пространстве.  
Наименьший объем кристалла, дающий представление об атомной 
структуре металла в любом объеме, получил название элементарной 
кристаллической ячейки (рис. 1.1). Расстояния (ребра) а, b, с между центрами ближайших атомов в элементарной ячейке называются периодами 
решетки. Период решетки выражается в нанометрах (1 нм = 10−8 мм). 
Для однозначной характеристики ячейки необходимо знать и три 
угла α, β и γ между осями (рис. 1.1, а). 
Большинство металлов образует одну из следующих высокосимметричных решеток с плотной упаковкой атомов: кубическую объемноцентрированную, кубическую гранецентрированную и гексагональную 
плотноупакованную (рис. 1.1). 
 

а
б
в

 
Рис. 1.1. Кристаллические решетки металлов: а – объемно-центрированная кубическая (ОЦК);  
б – гранецентрированная кубическая (ГЦК); в – гексагональная плотноупакованная (ГПУ) 

– 7 – 

Некоторые металлы могут изменять свою структуру (форму кри
сталлической решетки) и свойства под действием определенных факторов, это называется полиморфизмом или аллотропией. 

 
 
 
1.2. СВЕДЕНИЯ О СПЛАВАХ 
 
 
Наиболее распространенными материалами в технике являются 
металлические сплавы. Металлический сплав образуется в результате 
взаимодействия двух или нескольких химических элементов (компонентов). Он обладает металлическими свойствами, отличающимися от 
свойств исходных компонентов. 
Сплавы можно получить методом сплавления, порошковой металлургией, электролизом, осаждением из газовой среды различных металлов и неметаллов. 
В связи с изучением сплавов необходимо дать определение некоторым металлографическим понятиям. 
Фаза – это однородная часть системы (сплава), имеющая одинаковые состав, строение, агрегатное состояние, отделенная от остальных частей системы поверхностью раздела. 
Системой называется совокупность фаз в сплаве, находящихся  
в состоянии стабильного или метастабильного равновесия. 
Система может быть однофазной (однородной), подобно воде 
(жидкости), и неоднородной, состоящей из двух или трех фаз, например 
вода, лед (жидкость + твердое тело) или пар – вода – лед (жидкость + 
+ твердое тело + газ). 
Система может быть простой или сложной. Простая система состоит из одного компонента. Сложная система включает в себя два или 
более компонентов. Например, система Рb−Sb является двойной, а система Al–Cu–Mn – тройной и т. д.  
Структурная составляющая – это однородная составляющая системы, состоящая из одной или нескольких фаз, имеющая характерное 
регулярное строение, форму и одинаковый средний химический состав. 
Выделение из кристаллов твердой фазы других твердых фаз по мере охлаждения сплава называется вторичной кристаллизацией. 
В сплаве в твердом состоянии могут образовываться кристаллические фазы двух видов: твердые растворы и промежуточные фазы. 
Твердые растворы – это кристаллы, образовавшиеся при распределении атомов одного компонента в кристаллической решетке другого. 

– 8 – 

 

Один компонент (растворитель) сохраняет свою кристаллическую 
решетку, другой (растворяемый) отдает свои атомы в решетку растворителя. Вокруг атома растворенного элемента возникают местные искажения пространственной решетки, это приводит к изменению ее периода  
и свойств. 
Твердые растворы обозначают буквами греческого алфавита α, β, γ. 
Различают твердые растворы замещения и внедрения (рис. 1.2, а, б). 
Образование твердых растворов замещения сопровождается заменой 
атомов растворителя в его кристаллической решетке на атомы растворенного компонента. Это происходит, если размеры атомов обоих компонентов различаются незначительно. 
 
 

 

а
б
в

 
Рис. 1.2. Схемы кристаллического строения твердых фаз сплавов: 
а – твердого раствора замещения; б – твердого раствора внедрения;  
в – промежуточной фазы переменного состава, FeO 
 
 
Твердые растворы внедрения образуются при размещении атомов 
растворенного компонента в межузельном пространстве кристаллической решетки растворителя между атомами основного металла. 
Размеры атомов растворенного компонента (азота, водорода, углерода) значительно меньше атомов растворителя (металла). 
Состав твердого раствора может меняться. Растворимость элементов с понижением температуры часто уменьшается. Твердые растворы 
внедрения имеют ограниченную растворимость (рис. 1.2, б), а твердые 
растворы замещения могут быть с ограниченной и с неограниченной 
растворимостью (рис. 1.2, а). 
Кристаллы, образованные различными элементами и имеющие 
собственный тип кристаллической решетки, отличающийся от решеток 
составляющих их элементов, называют промежуточной фазой или химическим соединением (рис. 1.2, в). Их свойства резко отличаются от 
свойств исходных компонентов. 
 

– 9 – 

 

1.3. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ  
 
 
Процесс перехода металлов и сплавов из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллической структуры называется первичной 
кристаллизацией. 
Кристаллизация начинается с образования кристаллических зародышей (центров кристаллизации) и продолжается в процессе роста их 
числа и размеров. Вокруг образовавшихся центров начинают расти кристаллы (рис. 1.3, а). Каждый из растущих новых кристаллов ориентирован в пространстве произвольно (рис. 1.3, б, в). При уменьшении количества жидкости поверхности растущих кристаллов соприкасаются друг  
с другом, их правильная внешняя форма нарушается и получается произвольной (рис. 1.3, г). Кристаллы с неправильной внешней формой называются зернами или кристаллитами (рис. 1.3, г). Твердые тела, в том 
числе и металлы, состоящие из большого количества зерен, называют 
поликристаллическими. 
Чем больше центров кристаллизации, тем больше образуется кристаллов в данном объеме и тем мельче результирующий размер кристаллов.  
 

 

а
б
в
г

 
д 
 
Рис. 1.3. Схемы процесса кристаллизации металла: а – образование центров кристаллизации;  
б, в – рост кристаллов вокруг этих центров; г – образование зернистого строения;  
д – последовательность образования дендрита: 1, 2, 3, 4 – оси кристаллизации 
 
В технических металлах в качестве центров кристаллизации часто 
выступают инородные включения (шлаковые включения, частички футеровки печи, оксиды металлов). В большинстве случаев кристаллизация 

– 10 – 

 

металлов происходит с большой скоростью (кристаллизация расплава 
при литье в металлические формы). При ускоренном охлаждении металла кристаллы не растут равномерно во все стороны. Рост зародышей по 
одной из осей (в направлении наибольшего градиента температур) значительно опережает рост по другим осям, это явление называется дендритной кристаллизацией. 
Русский ученый металлург Д. К. Чернов, описывая рост дендрита 
(рис. 1.3, д), ввел понятие «порядок осей кристаллизации». После образования зародыша 1 его развитие идет в направлении наибольшего градиента температур (ось первого порядка). Увеличение размеров осей 
первого порядка идет одновременно в длину и ширину. В дальнейшем от 
осей первого порядка под определенными углами начинают расти новые 
оси, называемые осями второго и третьего порядков. По мере роста осей 
более высокого порядка постепенно заполняются все промежутки, ранее 
занятые жидким металлом. Дендритная кристаллизация замедляется. 
Дендритная кристаллизация отчетливо выражена в условиях недостатка 
жидкого металла для заполнения пространства, а также при наличии 
примесей и посторонних атомов в расплаве. 
Дефекты кристаллической решетки металлов. Регулярное расположение атомов в их кристаллических решетках зерен нарушается дефектами. Дефекты кристаллографического строения подразделяются по 
геометрическим признакам на точечные (нульмерные), линейные (одномерные), поверхностные (двумерные) и объемные. 
Точечные дефекты. Эти дефекты малы во всех трех направлениях, 
и размеры их не превышают нескольких атомных диаметров. К точечным 
дефектам относятся вакансии, дислоцированные атомы и атомы примесей. 
Вакансии – это отсутствие атомов в узлах кристаллической решетки, 
«дырки», которые образовались в силу различных причин (рис. 1.4, а). 
 
 

 
 

а
б
в

 
Рис. 1.4. Точечные и линейные несовершенства: а – вакансии;  
б – дислоцированный атом; в – схема краевой дислокации 

– 11 – 

 

Дислоцированные атомы, – это атомы, занявшие место где-то  
в междоузлии (рис. 1.4, б). Поскольку практически невозможно выплавить металл химически чистым, в любом объеме металла всегда присутствует какое-то количество чужеродных атомов примесей. 
Линейные дефекты. Имеют малые размеры в двух измерениях  
и большую протяженность в третьем измерении. Важнейшие виды линейных несовершенств – краевые и винтовые дислокации. Краевая дислокация в сечении представляет собой край «лишней» полуплоскости  
в решетке (рис. 1.4, в).  
Плотность дислокаций – это суммарная длина всех линий дислокаций в единице объема. В полупроводниковых кристаллах она равна 
104–105 см−2, у отожженных металлов – 106–108 см−2. При холодном 
пластическом деформировании плотность дислокаций возрастает до 
1011–1012 см−2. Попытка увеличить плотность свыше 1012 см−2 быстро 
приводит к появлению трещин и разрушению металла. 
Поверхностные дефекты. Поликристаллический сплав содержит 
огромное число зерен. В соседних зернах решетки ориентированы различно (рис. 1.5, а), и граница между зернами представляет собой переходный слой 1–5 нм. В нем нарушена правильность расположения атомов, имеются скопления дислокаций, повышена концентрация примесей. 
Границы между зернами называются большеугловыми (рис. 1.5, а), так 
как соответственные кристаллографические направления в соседних зернах образуют углы в десятки градусов. 
Каждое зерно, в свою очередь, состоит из субзерен (блоков). Субзерно представляет собой часть кристалла относительно правильного 
строения, а его границы – стенки из дислокаций, которые разделяют зерно на отдельные субзерна (рис. 1.5, б). 
 
 

          
 
 
 
   а 
 
 
 
 
 
   б 
 
Рис. 1.5. Схема строения поликристалла: а – большеугловые границы между зернами;  
б – схема блочной (мозаичной) структуры зерен 

– 12 –