第二章合金的相结构与二元合金相图

《第二章合金的相结构与二元合金相图》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第二章合金的相结构与二元合金相图由于纯金屈的机械性能比较低，很难满足机械制造业对材料性能的要求，尤其是一些特殊性能如高强度、耐热、耐蚀、导磁、低膨胀等的要求，加上它冶炼困难，价格昂贵，所以在工业生产屮广泛使用的金属材料主要是合金。合金的性能比纯金属的优异，主要是因为合金的结构与组织与纯金属不同，而合金的组织是合金结晶后得到的，合金相图就是反映合金结品过程的重耍资料，也是制订各种热加工工艺的重要理论依据，所以木章着重介绍合金的结构与相图。第一节态合金中的相结构相：指具有相同结构，相同成分和性能（也可以是连续变化的）并

2、以界面相互分开的均匀组成部分，如液相、固相是两个不同的相，合金在室温时只有一个相组成的合金称为单相合金，由两个相组成的合金称为两相合金。由多个相组成的合金称为多相合金。组织：指用肉眼或显微镜观察到的材料内部形貌图像，一般用肉眼观察到的称为宏观组织，用显微镜放人后观察到的组织称为微观组织。材料的组织是由相组成的，当组成相的数量、大小、形态和分布不同吋，其组织也就不同。从而导致其性能不同，因此可以通过改变合金的组织来改变合金的性能。合金：是由两种或两种以上的金屈或金屈与非金屈经熔炼、烧结或用其他方法制成的具有金屈特性的

3、物质。合金系：曲给定的若干组元按不同的比例配制成的一•系列不同成分的合金，为一个合金系统，简称为合金系。如由A、B两个组元配制成的称为A・B二元系，同样由三个组元或多个组元配制成的称为三元系合金或多元系合金，本章主要介绍二元系合金的有关知识。由于组成合金的各组元的结构和性质不同，因此它们在组成合金时，它们Z间的相互作用也就不同，所以它们之间可以形成许多不同的相。但按这些相的结构特点，可以将它们分为两大类：即固溶体和金属间化合物。固溶体的主要特点是：其晶体结构与溶剂组元的相同；而金属间化合物的主要特点是其品体结构与两

4、组元的结构均不相同，而是一种新的品体结构。一、固溶体1、固溶体曲两种或两种以上组元在固态下相互溶解，而形成得具有溶剂晶格结构的单一的、均匀的物质。溶剂：固溶体中含量较多的并保留原有晶格结构的组元称为溶剂。溶质：同溶体屮含量较少的并失去原冇品格结构的组元称为溶质。2、固溶体的分类固溶体的分类方法很多，下面简单介绍几种：（1）按溶质原子占据的位置不同分：置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格中某些结点位置而形成的固溶体。见图2-1,它主要在金屈元素Z间形成。间隙固溶体：是溶质原了占据溶剂品格间隙而形成的固溶体，见图2・1,它

5、主是由原子半径很小（＜O.lnm）的非金属元索氢、氧、氮、碳、硼与金属元索之间形成。图2-1固溶体的两种类型（2）按溶质原子的溶解度分有限固溶体有限固溶体是溶质原了在溶剂晶格中的溶解量具有一定的限度，超过该限度，它们将形成其它相。一般发现随温度的升高，同溶休的溶解度增大，随温度的降低固溶体的溶解度减小。这样在高温时具有较大溶解度的固溶体到低温时会从小析出新相（多余的溶质与部分溶剂所形成）。无限固溶体溶质能以任意比例溶入溶剂所形成的固溶体，其溶解度可达100%,即两组元可连续无限置换。只有置换固溶体有可能形成无限固溶

6、体，当两组元具有相同的晶格类型，并且原子尺寸相差不大，负电性相近（在元素周期表小比较靠近）时，才可能形成无限固溶体。即使形成有限固溶体，它们之间的溶解度也较大。（3）按溶质原子在晶格中的分布状态分无序固溶体：溶质原子占据溶剂晶格结点的位置是随机的，任意的和不固定的。有序固溶体：溶质原子只占据溶剂晶格结点的某几个固定位置，这样的固溶体也称为超结构或超点阵。加热有序化转变：冇序固溶体、缓冷、无序固溶体，在一恒温下转变，该临界温度称为有序化转变温度。一般当溶质与溶剂原子数成一定比例时，形成的固溶体在缓慢冷却时，易发生冇序

7、化转变。如铜金合金，当原子比为1:1(50%Cu,50%Au,在385°C)或3:1(75%Cu,25%Au,在390°C)时在缓冷到一定温度时由无序转化为有序。固溶体由无序传变为有序，将使合金的性能发生明显的变化，如硬度f,脆性f,塑性J,电阻！等。3、固溶体的性能(1)机械性能：产生固溶强化固溶强化：随溶质原了浓度强化的增加，固溶体强度、硬度升高，而塑性、韧性稍有降低的现象。固溶强化是金属材料的重要途径2—，它在生产中得到广泛应用，几乎生产中使用的绝犬部分合金材料都是以固溶体作为主体相(基体相)。例如，南京长江

8、大桥的建筑中，大量采用的含镭为叱血二1.30%〜1.60%的低合金结构钢，就是由于镐的固溶强化作用捉高了该材料的强度，从而大大节约了钢材，减轻了大桥结构的自重。产生固溶强化的原因：因为溶质原子与溶剂原子的尺寸犬小不同，当它溶入溶剂形成固溶体时会造成晶格畸变，一般大的溶质原了使点阵常数增大，产生止畸变；而小的溶质原子使点阵常数减小，产生负畸变；间隙溶质原子总是