Для металів характерна металева кристалічна решітка. У ній є металева зв'язок між атомами. У металевих кристалах ядра атомів розташовані таким чином, щоб їх упаковка була якомога більш щільною. Зв'язок в таких кристалах є нелокалізованной і поширюється на весь кристал. Металеві кристали мають високу електричну провідність і теплопровідність, металевим блиском і непрозорістю, легкої деформуємість.
Класифікація кристалічних решіток відповідає граничним випадкам. Більшість кристалів неорганічних речовин, належить до проміжних типів - ковалентно-іонним, молекулярно-нековалентним і т.д. Наприклад, в кристалі графіту всередині кожного шару зв'язку ковалентно-металеві, а між шарами - міжмолекулярні.
За рідкісним винятком, метали в твердому стані є тіла, що складаються з величезної кількості дрібних, помітних лише під мікроскопом зерен кристалів.
У свою чергу ці зерна складаються з атомів впорядковано розташованих відносно один одного в просторі.
Розташовуючись в просторі, найближчі один до одного атоми утворюють контур якого-небудь геометричного тіла.
Т.О кожне зерно металу складається з безлічі таких однаково орієнтованих геометричних тіл, які називаються елементарними осередками.
У сусідніх зернах металу ці осередки орієнтовані по-іншому.
Перебуваючи в вузлах кристалічної решітки, атоми коливаються щодо свого середнього
Положення з частотою близько 10 в 13 ступені Гц, не покидаючи (за винятком деяких особливих випадків) своїх місць.
Відомо, що атом будь-якого металу, складається з позитивно зарядженого ядра і оточуючих його, що несуть негативний заряд кількох електронних оболонок. Кожна оболонка заповнена строго певною кількістю сильно пов'язаних з ядром електронів, і тільки на останній оболонці знаходяться кілька електронів, слабо пов'язаних з ядром.
З числа одно валентності металу.
За допомогою цих електронів, які називаються валентними, атоми металів встановлюють зв'язку, взаємодіють з атомами інших елементів, в тому числі і металів, а також один з одним.
За сучасними науковими думкою, розташовані у вузлах кристалічної решітки атоми металу зв'язуються зі своїми найближчими сусідами за допомогою валентних електронів, що знаходяться на їх зовнішній оболонці. Зв'язок такого виду називається металевої.
Тип кристалічної решітки металу визначається формою того геометричного тіла, яке становить основу його елементарної комірки. Найбільш поширеними типами кристалічних решіток металів є:
А- Кубічна об'ємно центрована. (О.ц.к.)
Б Кубічна гранецентрированная (г.ц.к.)
В- гексагональная щільноупакована. (Г.П.У.)
О.Ц.К.- грати має залізо при звичайних температурних умовах, хром, вольфрам, ванадій, молібден, калій, натрій та інші.
О.Ц.К.- грати має нікель, мідь, алюміній, свинець, срібло, залізо при температурі 911 - 1392 градуси Цільсій і інші метали.
Г.П.У. - грати має цинк, а так само кобальт, цирконій і метан при кімнатній температурі.
Як видно з перерахувань, деякі метали в залежності від температурних умов існують при різних способах розташування атомів в просторі відносно один одного.
Наприклад, залізо при температурі до 911 градусів Цільсій має О.Ц.К - грати, далі до 1392 градусів Цільсій існує в аллотропическими формі Г.Ц.К, а потім аж до температури плавлення знову приймає форму о.ц.к.
Здатність металу змінювати тип своєї кристалічної решітки в залежності від температури називається аллотропией (поліморфізмом).
Поліморфні перетворення властиві так само титану, цирконію, олова і іншим металом.
Аллотропические перетворення мають важливе значення в техніці, завдяки їм, наприклад виявляються можливим виробляти термічну обробку сталі та інших сплавів, що має на меті змінювати їх структуру і властивість.
Якщо в окремих осередках кристалічної решітки між її вузлами з яких - небудь причин виявляється як би «зайві атоми» даного їм іншого елемента, то утворюють при цьому дефекти називаються впровадженими атомами.
Вбудовані атоми так само спотворюють кристалічну решітку і створюють внутрішнє напруження.
При впровадженні в междоузлие решітки атомів інших елементів ці напруження виявляються тим більше, ніж значення різниці між розмірами атомів внутрішні і даного метала.
Лінійні недосконалості кристалічної решітки називається дислокациями.
Дислокації можна уявити таким чином: якщо надрізати ідеальний кристал і змістити краю надрізу на величину, кратну періоду решітки, то всередині кристала у краю надрізу виникає певне перекручення, яке і є дислокацією.
Якщо краї надрізу зрушити паралельно надрізу, то утворює дислокація називається гвинтовий.
Якщо ж краю надрізу розсунути і всередину утворився щілини вставити (або видалити з неї) зайву атомну площину того ж матеріалу (Експро площину), це призведе до утворення дислокації іншого типу - «крайової».
Чим більше є в зерні таких дефектів, тим сильніше спотворення його кристалічної решітки і тим більш значні в ній внутрішні напруження.
Дислокації виникають при кристалізації, особливо на кордонах зерен при пластичної деформації металу, при його різких нагревах і охлаждениях.
Ознайомившись з вакансіями, впровадженими атомами і дислокаціями, дуже важливо для розуміння міцності металів усвідомити, що всі ці дефекти приносять в зерна металу, в їх кристалічну решітку спотворення.