В общем ответ прост: в керамике связи между атомами строго направленные, а в металле – нет.
В металле, как мы помним, связь металлическая, а значит все валентные электроны принадлежат одновременно всем атомам (вернее ионам) металла. В результате этого направленной связи между атомами не возникает.
В дополнение к этому металлы обладают специфическим механизмом деформации – дислокационным. Когда мы демонстрируем свои физические способности и сгибаем руками кочергу, то по ней несчастной «бегут» мириады пустых рядов атомов, благодаря чему сгибание и возможно.
Отметим, что, «пустые ряды» – это, конечно, упрощение. Дислокации — линейные дефекты, вдоль которых один атомный слой постепенно смещается относительно другого.
Однако, если дислокациям помешать двигаться, то металл быстро стремительно станет похож на керамику. Как этого добиться? Во-первых, снизить подвижность атомов в целом. Для этого металл нужно охладить.
Во-вторых, можно добавить примесей, например водорода. Этот проныра будет влезать в междоузлия металла и создавать микронапряжения, препятствуя движению дислокаций.
Все тот же водород способен «прилипать» к дислокации, словно капризный ребенок к родителям в торговом центре. Первым такую повадку примесей (не только водорода) обнаружил английский металлург Алан Котрелл в середине 20-го века. Сборища примесей, приводящие к такому эффекту в металле, назвали атмосферами Котрелла.
Не забываем и о том, что водород может образовать частицы гидридов в металле, которые к деформации мало пригодны. Или, если гидриды не образуются, накапливаться на границах зерен в виде микропузырьков – отличных заготовок для микротрещин. В общем беречь надо металл от водорода.
