В твердом состоянии металлы и их сплавы имеют кристаллическое строение. Кристалл состоит из атомов, расположенных в определенном порядке, периодически повторяющемся в трех измерениях. Кристаллические твердые тела в условиях свободного роста приобретают внешнюю форму многогранника.
Одиночные кристаллы, имеющие единую кристаллическую решетку, называются монокристаллами.
В условиях быстрой кристаллизации обычно образуется кристаллический конгломерат, состоящий из большого числа отдельных кристаллов неправильной формы, которые принято называть зернами или кристаллитами.
Пространственную кристаллическую решетку металлов можно представить себе также, как ряд параллельных кристаллографических плоскостей, отстоящих друг от друга на определенных межплоскостных расстояниях.
В каждой кристаллической решетке можно выделить наименьший параллелепипед и построить всю пространственную решетку путем непрерывных "параллельных переносов параллелепипеда в трех направлениях. Этот параллелепипед называется элементарной ячейкой (базисной, примитивной).
Для обозначения кристаллографических плоскостей и направлений в пространственной кристаллической решетке общеприняты так называемые миллеровские индексы. При установлении этих индексов исходной величиной является размер отрезков, отсекаемых плоскостью при пересечении с тремя осями кристалла (тремя ребрами элементарной ячейки). Эти отрезки измеряются в долях ребер элементарной ячейки – осевых единицах, которые являются и единичными расстояниями вдоль трех осей. Для определения миллеровских индексов плоскости необходимо найти отрезки, отсекаемые на трех осях, измеренные в осевых единицах, взять обратные значения этих чисел, привести отношения этих трех обратных значений к общему знаменателю и, отбросив знаменатель, заключить полученные три взаимно простые числа в круглые скобки.
Семейство однотипных плоскостей, различно ориентированных в пространстве, обозначается миллеровскими индексами, заключенными в фигурные скобки. Например, совокупность восьми плоскостей обозначают и т. п.
Для определения кристаллографического направления, линия, соответствующая этому направлению, проводится через начало координат. На этой линии выбирается любая точка, определяются ее координаты в осевых единицах и наименьшие целые числа, пропорциональные этим координатам. Эти цифры, заключенные в квадратные скобки, являются индексами направления.
Плотность расположения атомов в решетке для различных плоскостей неодинакова: в г. ц. к. решетке плоскостью с наиболее плотным расположением атомов будет плоскость (111), в о. ц. к. решетке – плоскость (110).
При нормальной (20° С) температуре и атмосферном давлении железо, вольфрам, молибден, хром, ванадий и ряд других металлов имеют кубическую объемноцен – трированную решетку. Никель, медь, серебро, золото, алюминий кристаллизуются в форме гранецентрированного куба, а тйтан, цирконий, цинк, магний, бериллий, кадмий образуют гексагональную, плотноупакованную решетку.
