Глава 4. Клиническое материаловедение

серебра — 230; палладия — 5 тыс; золота - 11 тыс.; платины —27 тыс. раз.

Строение металлов и сплавов определяется мак­роскопическим и микроскопическим анализами.

Кристаллическое строение металлов. Все веще­ства в твердом состоянии имеют кристаллическое или аморфное строение. В кристаллическом веще­стве атомы расположены геометрически правильно и на определенном расстоянии друг от друга, в аморфном же — беспорядочно. Всякое вещество может находится в трех агрегатных состояниях -твердом, жидком и газообразном.

В чем же различие между газообразным, жидким и твердым состояниями?

В газах отсутствует закономерность расположе­ния частиц (атомов, молекул); частицы хаотически двигаются, отталкиваясь одна от другой, и поэтому газ стремится занять возможно больший объем.

В твердых телах атомы располагаются в опреде­ленном порядке, силы взаимного притяжения и отталкивания уравновешены, и твердое тело сохра­няет свою форму.

В жидкости частицы (атомы, молекулы) сохра­няют лишь так называемый «ближний» порядок, т.е. в пространстве закономерно расположено не­большое количество атомов, а не атомы всего объе­ма, как в твердом теле. Ближний порядок неустой­чив: он то возникает, то исчезает под действием тепловых колебаний. Таким образом, жидкое со­стояние — как бы промежуточное между твердым и газообразным; при соответствующих условиях воз­можен непосредственный переход из твердого со­стояния в газообразное без расплавления (сублима­ция).

Правильное, закономерное расположение час­тиц в металле (сплаве) характеризует кристалличес­кое состояние. Гипотеза о том, что в кристаллах частицы располагаются закономерно, была выдви­нута еще в 1860 г. Е. Е. Федоровым, но доказано это было только после открытия рентгеновских лучей в 1895 г. и применения их для изучения строения кристаллов.

Распространение атомов в кристалле весьма удобно изображать в виде пространственных схем -элементарных кристаллических ячеек.

Кристаллические решетки металлов. При пере­ходе из жидкого состояния в твердое образуется кристаллическая решетка, возникают кристаллы. Этот своеобразно протекающий процесс называет­ся кристаллизацией.

Еще в 1878 г. Д. К. Чернов, изучая структуру литой стали, указал, что процесс кристаллизации состоит из двух элементарных этапов. Первый зак­лючается в зарождении мельчайших частиц крис­таллов, которые он назвал «зачатками», а теперь их называют «зародышами кристаллизации». Второй этап состоит в росте кристаллов из этих центров. Минимальный размер способного к росту зароды­ша называется критическим центром.

Простейшим типом кристаллической ячейки является кубическая решетка. Здесь атомы «упако­ваны» недостаточно плотно. Некоторые металлы имеют тетрагональную решетку. При этом каждый металл обладает определенной кристаллической решеткой, которая при изменении внешних усло­вий (термическая обработка, литье и др.) может измениться —это явление называется полиморфиз­мом.

Одним из видов несовершенства кристалличес­кого строения является наличие атомных пустот («дырок»), иначе — «вакансий». Такие дефекты ре­шетки играют очень важную роль при протекании диффузных процессов в сплавах и зависят от терми­ческой обработки.

Таким образом, правильность кристаллическо­го строения нарушается двумя видами дефектов — точечным («вакансии») и линейными (дислока­ция), что обуславливает качество металла.

Различие свойств в зависимости от направления испытания называется анизотропией. Все кристал­лы анизотропны. Следует учесть, что каждой темпе­ратуре кристаллизации (степени охлаждения) отве­чает размер устойчивого «зародыша»; более мелкие, если они и возникают, тут же растворяются в жидкости, а более крупные растут, превращаясь в кристаллы. Указанная особенность процессов кри­сталлизации имеет огромное практическое значе­ние при получении качественного литья (слитков).

Чем сильнее переохлаждение металла, тем боль­ше в нем возникает центров кристаллизации и, следовательно, тем меньше будут размеры отдельных зерен затвердевшего металла, т. е. при одной степени переохлаждения одного и того же металла получает­ся мелкозернистая структура, а при другой - круп­нозернистая. Структура же металла имеет решающее влияние на его механические свойства.

Чтобы получить на практике нужную степень переохлаждения, помещают отливку расплавленного металла в холодные или подогретые формы, регулируя таким образом скорость образования центров кристаллизации и скорость роста кристаллов. Обычно процессы зарождаются у стенок и на дне формы, в которую выливается расплавленный металл.

Взаимодействие металла со средой. Этот раздел имеет самое непосредственное отношение к стома­тологии, поскольку металлы и сплавы, применяе­мые в зубном протезировании, имеют контакт с организмом, в результате чего металл находится в сложной, часто меняющейся среде.

Взаимодействие между металлом и внешней средой может первоначально заключаться в адсорбции частиц из этой среды поверхностью металла. При определенных условиях адсорбция может перейти в химическую реакцию, представляющую собой явление коррозии. В тех случаях, когда внешней средой является раствор электролита, например слюна, взаимодействие между металлом и жидкостью во многом напоминает