Для того, чтобы понять металлургические свойства металлов, прежде всего необходимо дать описание некоторых свойств частиц, образующих все виды материи. Эти основные частицы, которые вместе образуют твердые, жидкие и газообразные вещества, называются «атомы». Одно из главных свойств атомов заключается в том. Что в определенных температурных диапазонах они образуют вещества, имеющие упорядоченную структуру. Это происходит потому, что на атомы, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга, начинают воздействовать определенные силы. Данные силы притягивают и в то же самое время отталкивают атомы друг от друга. Таким образом, эти противодействующие силы удерживают отдельные атомы на определенных «исходных» позициях по отношению ко всем окружающим их атомам. Указанные атомы, каждый из которых занимает свою позицию, размещаются рядами, слой за слоем, в пределах трехмерной симметричной кристаллической структуры, или решетки.
Однако атомы, занимающие эти позиции, не остаются неподвижными. В реальных условиях они колеблются около положения равновесия, сохраняя сбалансированные промежутки. При определенной температуре атомы остаются в равновесном состоянии для данной конкретной температуры. Считается, что при достижении равновесия между силами притяжения и отталкивания наступает стабилизация внутреннего энергетического состояния металла.
Попыткам приблизить атомы друг к другу противостоят силы отталкивания, воздействие которых увеличивается по мере взаимного сближения атомов. Наличие данного свойства подтверждается тем фактом, что металлы демонстрируют крайне высокую прочность на сжатие. Аналогичным образом, попыткам раздвинуть атомы противодействуют силы притяжения. Однако по мере удаления атомов друг от друга действие сил притяжения уменьшается.
Последнее свойство проявляется при проведении испытаний на растяжение. До достижения предела текучести металла нагрузка приводит к вытягиванию образца для испытаний на растяжение; расстояние между отдельными атомами при этом увеличивается. После снятия нагрузки образец проявляет эластичные свойства, т.е. возвращается к исходному размеру на макроскопическом уровне, что свидетельствует о возврате атомов к своему первоначальному равновесному положению.
Если нагрузка на образец для испытания на растяжение превосходит предел текучести металла, металл начинает проявлять пластичные свойства. В этом случае он уже не возвращается к своему первоначальному размеру, или межатомному расстоянию, поскольку атомы отдалились друг от друга настолько, что сил притяжения не хватает для их удержания в первоначальном положении. При дальнейшем увеличении межатомного расстояния, когда силы притяжения уже не в состоянии удерживать атомы, происходит разрушение металла.
