文档介绍：第三章二元合金的相结构与结晶
本章目的:
1 讨论合金中的相概念及其类型;
2 介绍各种类型的基本二元相图;
3 说明相图与合金性能间的对应关系
本章要求:
1 组元、相、组织、组织组成物等基本概念;
2 固溶体和化合物的本质区别和性能特点;
3 掌握分析相图的基本方法;
4 正确运用杠杆定律。
§3-1、2 合金的相结构
金属或合金均由相构成——单相合金、多相合金。
——用α、β、γ、δ、η、θ等表示
例:纯铁、钢中的相
纯铁:α-Fe;
钢:铁素体(α)+渗碳体(Fe3C);
α相
α相
Fe3C 相
纯铁
%C 钢
三、固溶体
固溶强化:固溶体的成分可在一定范围内连续变
化,随异类原子的溶入,将引起溶剂晶格常数的改
变及晶格畸变,致使合金性能发生变化。通常把形
成固溶体使强度,硬度升高的现象叫固溶强化。
(一)固溶体分类:
置换固溶体、间隙固溶体
无限固溶体、有限固溶体
无序固溶体、有序固溶体
根据溶质原子在溶剂中是占结点位置,还是占间隙位置,可将其分为置换固溶体与间隙固溶体;若溶质与溶剂以任何比例都能互溶,固溶度达100%,则称为无限固溶体,否则为有限固溶体;若溶质原子有规则地占据溶剂结构中的固定位置,溶质与溶剂原子数之比为一定值时,所形成的固溶体称为有序固溶体。
(二) 置换固溶体
金属元素之间一般都能形成置换固溶体,但固溶度往往相差很大。
如Cu: Ni无限互溶,
Zn最大溶解度为39%,
Pb几乎不溶解于铜。
——受元素间原子尺寸、化学亲和力、结构类型等影响。
(1)原子尺寸因素
组元间原子半径越相近,固溶度越大。
原因:溶质原子引起溶剂晶格的点阵畸变,产生畸变能,晶格畸变能越高,晶格越不稳定,当畸变能高到一定程度,溶质原子将不再能溶入固溶体,只能形成其它新相。
溶剂与溶质原子的尺寸差别可用Δr/r 衡量:
Δr/r =(r溶剂- r溶质)/ r溶剂
(2)负电性
S原子、Al原子与Fe原子大小相差接近, 但Al在Fe中溶解度大——负电性因素
负电性: 指元素的原子自其它原子夺取电子而变为负离子的能力。
┗可衡量元素间的化学亲和力,即形成化合物的倾向性
——取决于两元素在周期表中的位置,相距越远,负电性相差越大,越易形成化合物。
——元素间负电性相差越小,越易形成固溶体,而且固溶体的固溶度也较大。