4.合金的相结构与结晶
合集下载
汽车材料-项目二任务二合金的相图(1)
对质量不再变化所达到的一种状态。合金在极其缓慢的冷却条件下的结晶过程，
一般可以认为是平衡的结晶过程。 利用相图，可知各种成分的合金在不同温度的组织状态及一定温度下发生的 结晶和相变，了解不同成分的合金在不同温度下的相组成及相对含量，了解合金 在加热和冷却过程中可能发生的转变。 碳钢和铸铁是现代工农业生产中使用最广泛的金属材料，组成碳钢和铸铁的 主要元素是铁和碳，所以钢铁又可称为铁碳合金。不同成分的铁碳合金具有不同 的组织和性能。为了研究铁碳合金成分、组织和性能之间的关系，必须要了解铁 碳合金相图。
任务二 ·合金的相结构与相图
合金的结构 二元合金的结晶 铁碳合金相图
引入 不锈钢的出现
不锈钢是指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的金属材料， 在工业和生活用具上有着广泛的应用，如建筑屋顶、刀叉餐具等。不锈钢 的发明可追溯到第一次世界大战，英国政府兵部军工厂希望研发出一种不 易磨损的合金材料，用来制造步枪枪膛。英国科学家亨利·布雷尔利在研究 过程中制造出一种含Cr量较高的材料，这种材料并不耐磨，不能用来制造
碳溶于 α -Fe 中形成的间隙固溶体称为铁素 1．铁素体 体，用符号F或α 表示。铁素体仍保持α -Fe的体心
立方晶格。铁素体中碳的溶解度极小，室温时约
为0.000 8%，在727碳合金的基本相。 铁素体的力学性能与工业纯铁相似，即塑性、韧 性较好，强度、硬度较低。
变就越严重。晶格畸变会增大位错运动的阻力，提高合金的强度和硬度。这种通
过形成固溶体使金属强度、硬度提高的现象称为固溶强化。固溶强化是提高合金 力学性能的重要途径之一。
图2-17 固溶体中的晶格畸变
2．金属化 合物
金属化合物是指合金组元相互作用形成的晶格结构和特性 完全不同于任一组元的新相，一般可用分子式表示。金属化合 物一般具有复杂的晶格结构，熔点高，硬而脆。合金中含有金 属化合物时，合金的强度、硬度会提高，而塑性、韧性会降低。 根据其形成条件及结构特点，金属化合物可分为正常价化合物、 电子化合物和间隙化合物。
机械工程材料习题答案
11、说明下列材料牌号的含义：Q235A、Q275、20、45Mn、T8A、ZG200-400。（略）
第六章 钢的热处理
2、何谓本质细晶粒钢？本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细？
答： wC0.45%碳钢属于低碳钢，室温平衡组织为F+P，其中F和P相对含量分别为：
wF%0.77 0. 77 0.4542%
硬因度此和，伸该长碳率钢等的性硬能度指为标：符合加w合P法%则。 00..747558%
伸长率为：
H 4 5H PV P % H FV F % 1 8 0 5 8 % 8 4 2 % 1 0 4 .4 3 .3 6 1 0 7 .7 6
增加，材料硬度增加、塑性下降，强度在~ wC0.90% 时最高，之后下降。
因此，Rm（ σb）： wC0.20%< wC1.20%< wC0.77% HBW： wC0.20%< wC0.77%< wC1.20% A： wC1.20%< wC0.77%< wC0.20%
4、计算碳含量为wC0.20%的碳钢的在室温时珠光体和铁素体的相对含量。
B 将（ α+β ）II 视为一种组织构成项：
WαI=
W（α+β）II=
61.9-30 61.9-19 30-19 61.9-19
=74.36% =25.64%
WαI= W（α+β）II=
61.9-30 61.9-19 30-19 61.9-19
=74.36% =25.64%
则在（ α+β ）II中含有多少α和多少β相？
2、试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。
答： 固溶强化：溶质原子溶入后，要引起溶剂金属的晶格产生畸变，进而位错运动时受到阻力增大。 弥散强化：金属化合物本身有很高的硬度，因此合金中以固溶体为基体再有适量的金属间化合物均 匀细小弥散分布时，会提高合金的强度、硬度及耐磨性。这种用金属间化合物来强化合金的方式为 弥散强化。 加工强化：通过产生塑性变形来增大位错密度，从而增大位错运动阻力，引起塑性变形抗力的增加， 提高合金的强度和硬度。 区别：固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金，固溶强化是通过产生晶格畸变，使 位错运动阻力增大来强化合金；弥散强化是利用金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金；而加 工强化是通过力的作用产生塑性变形，增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金；三者相比， 通过固溶强化得到的强度、硬度最低，但塑性、韧性最好，加工强化得到的强度、硬度最高，但塑 韧性最差，弥散强化介于两者之间。
第六章 钢的热处理
2、何谓本质细晶粒钢？本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细？
答： wC0.45%碳钢属于低碳钢，室温平衡组织为F+P，其中F和P相对含量分别为：
wF%0.77 0. 77 0.4542%
硬因度此和，伸该长碳率钢等的性硬能度指为标：符合加w合P法%则。 00..747558%
伸长率为：
H 4 5H PV P % H FV F % 1 8 0 5 8 % 8 4 2 % 1 0 4 .4 3 .3 6 1 0 7 .7 6
增加，材料硬度增加、塑性下降，强度在~ wC0.90% 时最高，之后下降。
因此，Rm（ σb）： wC0.20%< wC1.20%< wC0.77% HBW： wC0.20%< wC0.77%< wC1.20% A： wC1.20%< wC0.77%< wC0.20%
4、计算碳含量为wC0.20%的碳钢的在室温时珠光体和铁素体的相对含量。
B 将（ α+β ）II 视为一种组织构成项：
WαI=
W（α+β）II=
61.9-30 61.9-19 30-19 61.9-19
=74.36% =25.64%
WαI= W（α+β）II=
61.9-30 61.9-19 30-19 61.9-19
=74.36% =25.64%
则在（ α+β ）II中含有多少α和多少β相？
2、试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。
答： 固溶强化：溶质原子溶入后，要引起溶剂金属的晶格产生畸变，进而位错运动时受到阻力增大。 弥散强化：金属化合物本身有很高的硬度，因此合金中以固溶体为基体再有适量的金属间化合物均 匀细小弥散分布时，会提高合金的强度、硬度及耐磨性。这种用金属间化合物来强化合金的方式为 弥散强化。 加工强化：通过产生塑性变形来增大位错密度，从而增大位错运动阻力，引起塑性变形抗力的增加， 提高合金的强度和硬度。 区别：固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金，固溶强化是通过产生晶格畸变，使 位错运动阻力增大来强化合金；弥散强化是利用金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金；而加 工强化是通过力的作用产生塑性变形，增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金；三者相比， 通过固溶强化得到的强度、硬度最低，但塑性、韧性最好，加工强化得到的强度、硬度最高，但塑 韧性最差，弥散强化介于两者之间。
合金的结构与结晶
时间
A 90 70 50
S
S
A
ab : 液相线 ab : 固相线 L : 液相区 S : 固相区 L+S:液固共存区
b
B
一）匀晶相图（固溶体结晶）
• 组成二元合金的两组元在液态和固态均能无 限互溶的合金所形成的相图称为二元匀晶相图。
1. 相图分析
温 度
L
2.杠杆定理只适合两相区，并 只能在平衡状态下使用
2 合金的平衡结晶过程及其组织
（1）固溶体合金（合金Ⅰ）
成分位于M点以左（即 wSn≤19%）或N点以右（即 wSn≥97.5%）的合金称为固 溶体合金 合金Ⅰ的冷却曲线和结晶过 程如图所示
液态合金缓冷至温度1，开始从L相中结果出α固 溶体。随温度的降低，液相的数量不断减少，α固 溶体的数量不断增加，至温度2合金全部结晶成α 固溶体。温度2~3范围内合金无任何转变，这是匀 晶转变过程。冷却至温度3时，Sn在α中的溶解度 减小，从α中析出β是二次相（βⅡ）。Α成分沿固 溶线MF变化，这一过程一直进行至室温，所以合 金Ⅰ室温平衡组织为（α+ βⅡ ）。
不管溶质原子处于溶剂原子的间隙中或者代替了溶 剂原子都会使固溶体的晶格发生畸变，使塑性变形抗力 增大，结果使金属材料的强度、硬度增高。这种通过溶 入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度、硬度升高 的现象，称为固溶强化。
固溶体中的晶格畸变示意图 a)间隙固溶体 b)置换固溶体
三、二元合金相图
合金
( alloy ) 组元 ( element ) 相 ( phase ) 显微组织 ( microscopic structure )
第三章 合金的相结构和结晶
3.2 合金的相结构
固态合金中的相结构可分为固溶体和金属化 合物两大类。
3.2.1固溶体
合金的组元之间以不同比例相互混合后形 成的固相，其晶体结构与组成合金的某一组元 的相同，这种相称为固溶体。与固溶体结构相 同的组元为溶剂，另一组元为溶质。碳钢和合 金钢，均以固溶体为基体相。
一、固溶体的分类
1、按溶质原子在溶剂晶格中所占位置分类 置换固溶体和间隙固溶体
相图是表示在平衡条件下合金系中合金的状态与温 度、成分间关系的图解，也称为平衡图或状态图。 平衡是指在一定条件下合金系中参与相变过程的各 相的成分和质量分数不再变化所达到的一种状态。
一、二元相图的表示方法
合金存在的状态通常 由合金的成分、温度 和压力三个因素确定。 常压 表象点
二、二元合金相图的测定方法
第三章 二元合金的相结构与结晶
合金：指两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔 炼或烧结，或用其他方法组合而成的具有金属特性的物质。 纯金属和合金的比较： 纯金属强度一般较低，不适合做结构材料 因此目前应用的金属材料绝大多数是合金，如应用最广泛的 碳钢和铸铁就是铁和碳的合金，黄铜就是铜和锌的合金。 合金性能优良的原因： 合金的相结构 合金的组织状态：合金相图
2、固溶体合金的结晶需要一定的温 度范围
固溶体合金的结晶需要在一定的温度范围内进行， 在此温度范围内的每一温度下，只能结晶出一定数 量的固相。随着温度的降低，固相的数量增加，同 时固相和液相的成分分别沿着固相线和液相线而连 续地改变，直至固相的成分与原合金的成分相同时， 才结晶完毕。这就意味着，固溶体合金在结晶时， 始终进行着溶质和溶剂原子的扩散过程，其中不但 包括液相和固相内部原子的扩散，而且包括固相与 液相通过界面进行原子的互扩散，这就需要足够长 的时间，才得以保证平衡结晶过程的进行。
第三章 二元合金的相结构与结晶(包晶相图)4(16)-10-2剖析
α
包晶偏析：因包晶转变 不能充分进行而导致的 成分不均匀现象。
四、包晶转变的实际应用
包晶转变特点：
包晶转变的形成相依附在初生相上形成； 包晶转变的不完全性。（不彻底性）
组织设计：如轴承合金需要的软基体上分布硬质点的组织。 首先形成硬质点，包晶反应形成软固溶体包于其外层
晶粒细化。 包晶反应生成细小化合物，异质形核。
包晶反应的推广
包晶反应（Peritectic） L + 包析反应（Peritectoid） + 合晶反应（Syntectic） L1 + L2
第三章 二元合金的相结构与结晶
§3-1 合金中的相 §3-2 合金的相结构 §3-3 二元合金相图的建立 §3-4 匀晶相图及固溶体的结晶 §3-5 共晶相图及其合金的结晶 §3-6 包晶相图及其合金的结晶 §3-7 其它类型的合金相图 §3-8 二元相图的分析及使用
§3-6 包晶相图及其合金的结晶
室温组织组成：β+αⅡ
室温相组成： α+β
三、不平衡结晶及其组织
原因 新生β相依附于α相生核长大， β相将α相包围
液体和α相反应形成β相，须 通过β相层进行扩散
原子在固体中的扩散低于液体， 包晶转变缓慢
冷却速度快．包晶转变被抑制 不能完全进行
剩余的液体在低于包晶转变温 度直接转变为β
保留下来的α，以及形成的β 相成分都不均匀。
(2) 线：
液相线： ACB，固相线:APDB。 固溶线：PE、DF线分别为中的固溶线（溶解度曲线）。
包晶线：水平线PDC
一、相图分析
(3)相区：
三个单相区： L、、； 三个两相区：L+、L+、+； 一个三相区：即水平线PDC； L + + 。
二元合金的相图
+ Ⅱ
组织组成物
Ⅱ
冷却曲线
t
组织中，由一定的相构成 的，具有一定形态特征的 组成部分。
X2合金结晶过程分析 （共晶合金）
T,C
L
T,C
L
(+ )
183
L+
M
L
E
L
L+
N
L(+ ) 共晶体
(+ )
+
Pb Sn X2
冷却曲线
t
(+ )
铅锡共晶合金的显微组织
液固相线距离愈小， 结晶温度范围愈小，则流 动性好，不易形成分散缩 孔，铸造性能好。 共晶成分的合金铸造 性能最好。
锻造、轧制性能：
单相固溶体合金， 变形抗力小，变形均匀， 不易开裂，锻造、轧制性 能最好。
T,C
T,C L
1
L L+(+ )+
L+
183
L+
M
E
+
L+ N
2
(+ )+
(+ )+ + Ⅱ
Sn
Pb
X3
t
亚共晶合金的平衡结晶过程
(+ )+ + Ⅱ
β II
α
α+β
WSn50%的Pb-Sn合金的显微组织
(+ )+ + Ⅱ
L
T,C
3 F 4 X1
L+
M
c
LEL+ 来自L L+
e
N
二元合金的相结构与结晶相图建立与匀晶相图2258103
上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为杠杆定律，其含义为 合金在某温度下两平衡相的重量比等于该温度下与各自相区距离较远 的成分线段之比。
9
在杠杆定律中，杠杆的支点是合金的成分，杠杆的端
点是所求的两个平衡相的成分。
例（如图）
0.53 0.45 Q 100% 61.5% 0.58 0.45 0.58 0.53 QL 100% 38.5% 0.58 0.45
3
4
三、相律及杠杆定律
（一） 相律及其应用
相律：表示平衡条件下，系统的组元数、相数和自由度数之间的关系。 表达式：
F=C-P+2 （压力：不等） F=C-P+1 （压力：常数） C－组元数（component）； P－相数（phase）； F－自由度数（free） 平衡系统的自由度数：平衡系统的独立、可变的因素数。 （在保持合金系的相数不变的条件下，合金系中可改变的、影 响合金状态的内部因素和外部因素的数目） （成分、温度、压力）
如 Cu-Ni，Fe-Cr, Au-Ag Cu-Ni合金相图
15
一、相图分析
两个点——Cu和Ni的熔点
两条线——上面是液相线，
下面是固相线。
L
三个区——液相区L ，
固相区 ，
+
L
固液共存的两相区（L+ ）。
16
二、固溶体合金的平衡结晶过程
平衡结晶——极缓慢的冷却条件下进行的结晶过程
§3-3 二元合金相图的建立
相图 (phase diagram) ：表示在平衡条件下合金的状态与温度、 成分之间关系的图解，又称为平衡图或状态图。（工具）
9
在杠杆定律中，杠杆的支点是合金的成分，杠杆的端
点是所求的两个平衡相的成分。
例（如图）
0.53 0.45 Q 100% 61.5% 0.58 0.45 0.58 0.53 QL 100% 38.5% 0.58 0.45
3
4
三、相律及杠杆定律
（一） 相律及其应用
相律：表示平衡条件下，系统的组元数、相数和自由度数之间的关系。 表达式：
F=C-P+2 （压力：不等） F=C-P+1 （压力：常数） C－组元数（component）； P－相数（phase）； F－自由度数（free） 平衡系统的自由度数：平衡系统的独立、可变的因素数。 （在保持合金系的相数不变的条件下，合金系中可改变的、影 响合金状态的内部因素和外部因素的数目） （成分、温度、压力）
如 Cu-Ni，Fe-Cr, Au-Ag Cu-Ni合金相图
15
一、相图分析
两个点——Cu和Ni的熔点
两条线——上面是液相线，
下面是固相线。
L
三个区——液相区L ，
固相区 ，
+
L
固液共存的两相区（L+ ）。
16
二、固溶体合金的平衡结晶过程
平衡结晶——极缓慢的冷却条件下进行的结晶过程
§3-3 二元合金相图的建立
相图 (phase diagram) ：表示在平衡条件下合金的状态与温度、 成分之间关系的图解，又称为平衡图或状态图。（工具）
二元合金的相结构与结晶考试试卷及参考答案
二元合金的相结构与结晶考试试卷及参考答案一、填空题1 合金的定义是两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或其它方法结合而成的具有金属特性的物质。
2．合金中的组元是指组成合金最基本的、能独立存在的物质。
3．固溶体的定义是合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且晶格类型与组元之一相同的固相称之为固溶体。
4．Cr、V在γ-Fe中将形成置换固溶体。
C、N则形成间隙固溶体。
5．和间隙原子相比，置换原子的固溶强化效果要小些。
6．当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时，先结晶出的树枝主轴含有较多的高熔点组元。
7．共晶反应的特征是在同一温度下，由一定成分的液相转变成成分一定的两个固相（三相共存）。
在共晶点处凝固温度最低。
其反应式为L （液）→α（固）+ β（固）。
8．匀晶反应的特征是结晶出的晶体与母相化学成分不同（异分结晶），结晶在一定的温度范围内进行，其反应式为L→α9．共析反应的特征是在同一温度下，由一定成分的固相转变成成分一定的两个固相（三相共存）。
在共析点处析出温度最低。
，其反应式为γ→(α + β) 共析体。
10．合金固溶体按溶质原子溶入方式可以分为置换和间隙，按原子溶入量可以分为有限和无限11．合金的相结构有固溶体和金属化合物两种，前者具有较高的塑韧性能，适合于做基体相；后者有较高的硬度性能，适合于做强化相12．看图4—1，请写出反应式和相区：ABC 包晶线；DEF 共晶线；GHI 共析线；①L+α；②α +γ；③α；④γ+ β ；⑤L+γ ；⑥L+β ；13．相的定义是指合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分，组织的定义是在显微镜下能清楚地区分开的独立组成部分。
14．间隙固溶体的晶体结构与溶剂相同，而间隙相的晶体结构与溶剂不同。
15、同分凝固（结晶）的定义纯金属结晶时，所结晶出的固相成分与液相成分完全一样的结晶。
异分凝固（结晶）的定义固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相成分不同的结晶。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
间隙相特征：熔点、硬度极高，非常稳定， 间隙相特征：熔点、硬度极高，非常稳定， 可有效提高钢的强度、热强性、 可有效提高钢的强度、热强性、红硬性 和耐磨性， 和耐磨性，是高速钢和硬质合金中的重 要组成相。 要组成相。
• 复杂结构的间隙化合物 ——当非金属原子半径与金属原子半径之 当非金属原子半径与金属原子半径之 比大于0.59时，形成具有复杂结构的间隙 比大于 时 化合物。 化合物。
合金的相结构与结晶
第二节 合金的相结构
合金：金属与金属或金属与非金属熔合在一起， 合金：金属与金属或金属与非金属熔合在一起， 仍然具有金属特征的物质。 仍然具有金属特征的物质。 Au-Cu Al-Si Pb-Sn 例 Fe-C 组元：合金中最基本的，独立的物质元素、 组元：合金中最基本的，独立的物质元素、化 合物。 合物。 钢铁中的Fe Fe3C 例 钢铁中的 合金中具有相同结构、相同成分， 相：合金中具有相同结构、相同成分，与其他 部分有界面分开的部分。 部分有界面分开的部分。 组织：在显微镜下观察相的大小、形态、 组织：在显微镜下观察相的大小、形态、分布 特征。 特征。 组织是显微尺度，结构是原子尺度。 组织是显微尺度，结构是原子尺度。
间隙化合物 ——由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等原子 由过渡族金属元素与碳、 由过渡族金属元素与碳 半径较小的非金属元素形成的化合物。 半径较小的非金属元素形成的化合物。 间隙相 ——非金属原子半径与金属原子半径之比小于 非金属原子半径与金属原子半径之比小于 0.59时，形成具有简单晶格的间隙化合物。 时 形成具有简单晶格的间隙化合物。
Cu-Ni合金偏析组织 合金偏析组织
消除方法:扩散退火. 将铸件加热到低于 固相线100~200℃, 长时间保温.
2、 共晶相图 、
1）相图分析 ）
共晶反应——由均匀液相同时结晶出两种不同固 由均匀液相同时结晶出两种不同固 共晶反应 相的转变。 相的转变。 MEN——共晶线 共晶线
2）合金的结晶过程 ）
一、热分析法建立相图
二、二元相图的基本类型及应用
1、 匀晶相图 、
匀晶反应——从液相中直接结晶出固溶体的反应。 从液相中直接结晶出固溶体的反应。 匀晶反应 从液相中直接结晶出固溶体的反应 1）相图分析 ）
2）合金的结晶过程 ）
3）杠杆定律 ）
QL/Q合金=bc/ac Qα /Q合金=ab/ac 适用两相区 平衡状态下使用 两端点是给定温度时 两相的成分点， 两相的成分点，支点为合金的成分点
二、金属间化合物
——合金组元相互作用形成的晶格类型和 合金组元相互作用形成的晶格类型和 特性完全不同于任一组元的新相。 特性完全不同于任一组元的新相。 正常价化合物 电子化合物 间隙化合物
正常价化合物 ——严格遵守化合价规律的化合物。 严格遵守化合价规律的化合物。 严格遵守化合价规律的化合物 由元素周期表中相距较远， 由元素周期表中相距较远，电负性相差 较大的两元素组成。 较大的两元素组成。可用确定的化学式 表示。 表示。 硬度高，脆性大。是合金中的强化相。 硬度高，脆性大。是合金中的强化相。 例： Mg2Si Mg2Sn MnS等。 等
• 常见的间隙化合物 Fe3C Cr23C6 Fe4W2C Cr7C3等。 • Fe3C是铁碳合金中的重要组成相，具有 是铁碳合金中的重要组成相， 是铁碳合金中的重要组成相 复杂的斜方晶格。 复杂的斜方晶格。 其中铁原子可以部分地被锰、 其中铁原子可以部分地被锰、铬、钼、 钨等金属原子所置换， 钨等金属原子所置换，形成以间隙化合 物为基的固溶体，如(Fe、Mn)3C 物为基的固溶体， 、 (Fe、Cr)3C等。 、 等 • 很高的熔点和硬度，但比间隙相稍低， 很高的熔点和硬度，但比间隙相稍低， 在钢中也起强化作用。 在钢中也起强化作用。
合金1的结晶过程 合金 的结晶过程
匀晶反应+二次析出 匀晶反应 二次析出 室温组织： 室温组织：α+βⅡ
合金Ⅱ 合金Ⅱ的结晶过程
合金Ⅲ 合金Ⅲ的结晶过程
合金Ⅳ 合金Ⅳ的结晶过程
三、 包晶相图
包晶转变——在包晶反应 在包晶反应 包晶转变 温度下， 温度下，已结晶出来的 固溶体与包围它的液相 作用，生成新的固溶体。 作用，生成新的固溶体。 LC+ αP
固溶体的性能
• 机械性能 随着溶解度的提高，强度、硬度提高，塑性、韧性下降。 随着溶解度的提高，强度、硬度提高，塑性、韧性下降。 原因： 原因： 1）溶质原子引起晶格畸变，增加了位错移动阻力。 ）溶质原子引起晶格畸变，增加了位错移动阻力。 2）溶质原子易在位错线附近聚集，使位错运动困难。 ）溶质原子易在位错线附近聚集，使位错运动困难。 固溶强化： 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体 而使强 硬度提高的现象。 度、硬度提高的现象。 • 物理性能 溶解度提高，导电率下降。 溶解度提高，导电率下降。 Ag是最好的导体，但在空气中会产生 是最好的导体， 是最好的导体 但在空气中会产生AgS，发黑。加 ，发黑。 抗腐蚀能力提高， 入Cu,抗腐蚀能力提高，导电率下降。 抗腐蚀能力提高 导电率下降。
两 种 以 上 元 素
液态彼此溶解
彼此溶解 固 态 彼此反应
不溶解不反应
固溶体 化合物 混合物
一、固溶体
——溶质原子溶于固态金属中所形成的均 溶质原子溶于固态金属中所形成的均 匀新相。 匀新相。
根据溶质原子的位置可分为置换固溶体和 根据溶质原子的位置可分为置换固溶体和间隙固溶体 置换固溶体
置换固溶体 ——溶质原子取代溶剂原子位置的固溶体。 溶质原子取代溶剂原子位置的固溶体。 溶质原子取代溶剂原子位置的固溶体 无限固溶体 有限固溶体
电子化合物 ——不遵守化合价规律但符合一定电子浓度的化 不遵守化合价规律但符合一定电子浓度的化 合物。 合物。
电子浓度：化合物中价电子数与原子数之比。 电子浓度：化合物中价电子数与原子数之比。
电子化合物主要以金属键结合， 电子化合物主要以金属键结合，具有明显的金属特 可以导电。熔点、硬度高，塑性差， 征，可以导电。熔点、硬度高，塑性差，是有色金属 中的重要强化相。 中的重要强化相。
4）非平衡结晶与枝晶偏析 ）
枝晶偏析——由于冷却较快，原子扩散不能充分 由于冷却较快， 枝晶偏析 由于冷却较快 进行，则形成不均匀的固溶体。 进行，则形成不均匀的固溶体。先结晶的树枝 晶轴含高熔点组元较多， 晶轴含高熔点组元较多，后结晶的树枝晶枝干 含低熔点组元较多， 含低熔点组元较多，结果造成在一个晶粒内部 的成分不均匀。 的成分不均匀。
五、 具有稳定化合物的二元相图
稳定化合物——在熔化前既不分解也不产生化学反应。 在熔化前既不分解也不产生化学反应。 稳定化合物 在熔化前既不分解也不产生化学反应
三、 相图与合金性能的关系
匀晶相图 随溶质含量增加，强度、 随溶质含量增加，强度、硬度 提高，电阻率增大。 提高，电阻率增大。 共晶相图 合金性能是两相性能的平均值， 合金性能是两相性能的平均值， 共晶组织出现峰值。 共晶组织出现峰值。
金属间化合物的特性
小结： 小结： 凡是化合物在金属中表现出硬而脆的性 纯铁： ﹤ ， 质。纯铁：HB﹤80， Fe3C：HB≈860 ： 化学稳定性高，耐蚀性好。 化学稳定性高，耐蚀性好。 热稳定性高。 热稳定性高。
4-2 二元合金相图
相图——是表示合金在缓慢冷却的平衡状 是表示合金在缓慢冷却的平衡状 相图 态下相或组织与温度、 态下相或组织与温度、成分间关系的图 。（状态图 平衡图） 状态图、 形。（状态图、平衡图） 平衡——在一定条件下合金系中参与相变 在一定条件下合金系中参与相变 平衡 过程的各相的成分和相对质量不再变化 所达到的一种状态。 所达到的一种状态。
间隙固溶体
——溶质原子添于溶剂原子间隙之中。 溶质原子添于溶剂原子间隙之中。 溶质原子添于溶剂原子间隙之中
必是有限固溶体 溶质原子为 何不去占正 常位置？ 常位置？ 因为溶质尺寸小！ 因为溶质尺寸小！ 当d质/d剂<0.59时，形成间隙固溶体！ 质 剂 时 形成间隙固溶体！ H B C N O 元 素 原子半径（ 原子半径（ Å ） 0.46 0.97 o.77 0.71 0.60
PDC——包晶线 包晶线
Hale Waihona Puke βD四、共析相图共析反应——一定成分的固相，在一定温度下， 一定成分的固相，在一定温度下， 共析反应 一定成分的固相 同时析出两种化学成分和晶格结构完全不同的 新固相。 新固相。
αc
β 1D+ β2E
DCE——共析线 共析线 共析反应温度低， 共析反应温度低，形核率高 组织细。 组织细。