文档介绍：铁碳合金的基本组织和相图
本节难点:铁碳合金状态图的理解;
铁碳合金由于其资源广泛、冶炼方便、价格低廉、性能优越,在工业生产中广泛使用。
合金的结构
纯金属虽然得到了一定的应用,但是它的机械性能较差,而且价格昂贵。因此在工业生产上应用的大都是合金。
合金定义:由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的、具有金属特征的物质称为合金。
合金的结构
[组元]:组成合金最基本的、独立的单元称为组元。根据组元数目的多少,可将合金分为二元合金、三元合金等。
[相]:合金中的相是指有相同的结构,相同的物理、化学性能,并与该系统中其余部分有明显界面分开的均匀部分。例如:水和冰虽然化学成分相同,但物力性能不同,则为两个相。固态下只有一个相的合金称为单相合金;由两个或两个以上相组成的合金称为多相合金。
合金的结构
合金的结构比纯金属复杂,根据组成合金的组元之间在结晶时的相互作用,合金可以形成:固溶体、金属化合物和机械混合物三种。
合金的结构
(1)固溶体
[固溶体]:固态下合金中的组元间相互溶解形成的均匀相称为固溶体。固溶体中晶格保持不变的组元称为溶剂,因此固溶体的晶格与溶剂的晶格相同;其它组元称为溶质。
[分类]:根据溶质原子在晶格中占据位置的不同,分为置换固溶体和间隙固溶体两类。见下图
合金的结构
置换固溶体:溶质原子占据晶格的正常结点,这些结点上的溶剂原子被溶质原子所替换,当合金中的二组元的原子半径相近时,更易形成这种置换固溶体。有些置换固溶体的溶解度有限,称有限固溶体,但当溶剂与溶质原
子的半径相当,并
具有相同的晶格类
型时,它们可以按
任意比例溶解,这
种置换固溶体称为
无限固溶体。
合金的结构
间隙固溶体:溶质原子不占据正常的晶格结点,而是嵌入晶格间隙中,由于溶剂的间隙尺寸和数量有限,所以只有原子半径较小的溶质(如碳、氮、硼等非金属元素)才能溶入溶剂中形成间隙固溶体,且这种固溶体的溶解度有限。
合金的结构
[固溶体的性能]:固溶体与纯金属相比,不仅具有高的强度和硬度,还有良好的塑性与韧性。一般合金都是以固溶体作为基体相。
固溶强化:无论形成哪种固溶体,都将破坏原子的规则排列,使晶格发生畸变,随着溶质原子数量的增加,晶格畸变增大。晶格畸变导致变形抗力增加,使固溶体的强度增加,所以获得固溶体可提高合金的强度、硬度,这种现象称为固溶强化。固溶强化是提高金属材料性能的重要途径之一。
合金的结构
固溶体中的晶格畴变