第二章 結(jié)構(gòu)及結(jié)晶

1、具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性和金屬光澤。具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性和金屬光澤。 金屬原子的外層電子少，容易失去。當(dāng)金屬原子的外層電子少，容易失去。當(dāng)金屬原子相互靠近時(shí)，外層原子就脫離原金屬原子相互靠近時(shí)，外層原子就脫離原子，成為自由電子，為整個(gè)金屬所共有，子，成為自由電子，為整個(gè)金屬所共有，自由電子在金屬內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，形成電子氣。自由電子在金屬內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，形成電子氣。這種依靠自由電子與金屬正離子的相互吸這種依靠自由電子與金屬正離子的相互吸引而結(jié)合的方式稱(chēng)為金屬鍵。引而結(jié)合的方式稱(chēng)為金屬鍵。金屬鍵模型金屬鍵模型內(nèi)部原子有規(guī)律排列的物質(zhì)。如固態(tài)金屬及合金等。內(nèi)部原子有規(guī)律排列的物質(zhì)。如固態(tài)金屬

2、及合金等。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)有序、各向異性、有固定的熔點(diǎn)結(jié)構(gòu)有序、各向異性、有固定的熔點(diǎn) 一切固態(tài)物質(zhì)可分為一切固態(tài)物質(zhì)可分為與與兩大類(lèi)。兩大類(lèi)。晶晶 體體內(nèi)部原子沒(méi)有規(guī)律排列的物質(zhì)，如玻璃、松香等。內(nèi)部原子沒(méi)有規(guī)律排列的物質(zhì)，如玻璃、松香等。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)無(wú)序、各向同性、沒(méi)有固定熔點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)無(wú)序、各向同性、沒(méi)有固定熔點(diǎn)非晶體非晶體 1 1、晶格：、晶格：用于描述原子在晶體中規(guī)則排列方式的用于描述原子在晶體中規(guī)則排列方式的 空間幾何圖形空間幾何圖形 晶格中直線(xiàn)的交點(diǎn)稱(chēng)為結(jié)點(diǎn)晶格中直線(xiàn)的交點(diǎn)稱(chēng)為結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)2 2、晶胞：晶格中完全反映晶格特征的最小幾何單元、晶胞：晶格中完全反映晶格特征的最小幾

3、何單元表征晶胞大小和形狀的參數(shù)表征晶胞大小和形狀的參數(shù)棱棱 邊邊 長(zhǎng)：長(zhǎng)：a a、b b、c c棱邊夾角：棱邊夾角：、3 3、晶格常數(shù)：、晶格常數(shù)：X XZ ZY Ya ab bc c晶晶 胞胞晶格常數(shù)晶格常數(shù)（三）原子半徑：（三）原子半徑： 晶胞中原子密度最大方向上相鄰原晶胞中原子密度最大方向上相鄰原子間距的一半。子間距的一半。（四）晶胞原子數(shù)：（四）晶胞原子數(shù)： 一個(gè)晶胞內(nèi)所包含的原子數(shù)目。一個(gè)晶胞內(nèi)所包含的原子數(shù)目。（五）配位數(shù)：（五）配位數(shù)： 晶格中與任一原子距離最近且相等的晶格中與任一原子距離最近且相等的原子數(shù)目。原子數(shù)目。（六）致密度：（六）致密度： 晶胞中原子本身所占的體積百分?jǐn)?shù)

4、。晶胞中原子本身所占的體積百分?jǐn)?shù)。 1 1）晶胞為一立方體。立方體的八個(gè)頂角和立方體的中心）晶胞為一立方體。立方體的八個(gè)頂角和立方體的中心 各排列一個(gè)原子各排列一個(gè)原子2 2）頂角上的原子為相鄰的八個(gè)晶胞所共有，中心的原子）頂角上的原子為相鄰的八個(gè)晶胞所共有，中心的原子 為該晶胞獨(dú)有。為該晶胞獨(dú)有。3 3）晶胞中實(shí)際原子數(shù)為：）晶胞中實(shí)際原子數(shù)為：8 81 18 81 12 2（個(gè)）。（個(gè)）。4 4）具有體心立方晶格的金屬有：鐵（）具有體心立方晶格的金屬有：鐵（-Fe-Fe）、鉻、鎢、）、鉻、鎢、 鉬、釩等。鉬、釩等。體心立方晶格的參數(shù)體心立方晶格的參數(shù)1 1）晶胞為一個(gè)立方體，立方體的八個(gè)頂

5、角和六個(gè)面的）晶胞為一個(gè)立方體，立方體的八個(gè)頂角和六個(gè)面的 中心各排列一個(gè)原子中心各排列一個(gè)原子2 2）頂角上的原子為相鄰的八個(gè)晶胞所共有，面中心的）頂角上的原子為相鄰的八個(gè)晶胞所共有，面中心的 原子為兩個(gè)晶胞共有。原子為兩個(gè)晶胞共有。3 3）晶胞中原子數(shù)為：）晶胞中原子數(shù)為：8 81 18 86 61 12 24 4（個(gè)）。（個(gè)）。4 4）具有面心立方晶格的金屬有：鐵）具有面心立方晶格的金屬有：鐵（-Fe-Fe）、鋁、銅、鋁、銅、 鎳、金、銀等。鎳、金、銀等。面心立方晶格的參數(shù)面心立方晶格的參數(shù)1 1）晶胞是一個(gè)正六棱柱體）晶胞是一個(gè)正六棱柱體, , 柱體的十二個(gè)頂角和上、下面中心各排列一個(gè)

6、原子，柱體的十二個(gè)頂角和上、下面中心各排列一個(gè)原子， 中間面上有三個(gè)原子中間面上有三個(gè)原子2 2）頂角的原子這六個(gè)晶胞所共有，）頂角的原子這六個(gè)晶胞所共有， 上、下底面中心的原子為兩個(gè)晶胞所共有，上、下底面中心的原子為兩個(gè)晶胞所共有， 中間面上的三個(gè)原子為該晶胞獨(dú)有。中間面上的三個(gè)原子為該晶胞獨(dú)有。3 3）密排六方晶胞中原子數(shù)為：）密排六方晶胞中原子數(shù)為：12121 16 62 21 12 23 36 6（個(gè)）（個(gè)）4 4）具有密排六方晶格的金屬有：鎂、鋅、鈹?shù)取＃┚哂忻芘帕骄Ц竦慕饘儆校烘V、鋅、鈹?shù)取Ｃ芘帕骄Ц竦膮?shù)密排六方晶格的參數(shù)常見(jiàn)晶格類(lèi)型常見(jiàn)晶格類(lèi)型原子排列原子排列晶胞晶胞晶面與

7、晶向晶面與晶向 1 1、單晶體的特征、單晶體的特征 由一個(gè)晶格排列方位完全一致的晶粒組成。由一個(gè)晶格排列方位完全一致的晶粒組成。 晶體具有各向異性。晶體具有各向異性。 例如例如: :單晶硅、單晶鍺等。單晶硅、單晶鍺等。2 2、多晶體的特征、多晶體的特征 由許多顆晶格排列方位不相同的晶粒組成。由許多顆晶格排列方位不相同的晶粒組成。 晶體具有各向同性（偽各向同性）。晶體具有各向同性（偽各向同性）。 例如例如: : 常用的金屬常用的金屬在長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向上都很小的缺陷在長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向上都很小的缺陷 晶格空位晶格空位 置換原子置換原子 間隙原子間隙原子 由于空位和間隙原子的存在，使晶體發(fā)生了晶格

8、畸變，由于空位和間隙原子的存在，使晶體發(fā)生了晶格畸變，晶體性能發(fā)生改變，如強(qiáng)度、硬度和電阻增加。晶體性能發(fā)生改變，如強(qiáng)度、硬度和電阻增加。 晶體中的空位和間隙原子處于不斷地運(yùn)動(dòng)和變化之中，晶體中的空位和間隙原子處于不斷地運(yùn)動(dòng)和變化之中，在一定溫度下，晶體內(nèi)存在一定平衡濃度的空位和間隙在一定溫度下，晶體內(nèi)存在一定平衡濃度的空位和間隙原子，空位和間隙原子的運(yùn)動(dòng)，是金屬中原子擴(kuò)散的主原子，空位和間隙原子的運(yùn)動(dòng)，是金屬中原子擴(kuò)散的主要方式，對(duì)金屬材料的熱處理過(guò)程極為重要。要方式，對(duì)金屬材料的熱處理過(guò)程極為重要。常見(jiàn)的形式：常見(jiàn)的形式：在兩個(gè)方向上尺寸很短，另一方向上的尺寸很長(zhǎng)的晶格缺陷在兩個(gè)方向上尺寸

9、很短，另一方向上的尺寸很長(zhǎng)的晶格缺陷常見(jiàn)的形式：位錯(cuò)常見(jiàn)的形式：位錯(cuò)位錯(cuò)：晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)排位錯(cuò)：晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)排 現(xiàn)象，表現(xiàn)為刃型位錯(cuò)。現(xiàn)象，表現(xiàn)為刃型位錯(cuò)。 位錯(cuò)的存在和運(yùn)動(dòng)，對(duì)金屬的塑性變形、強(qiáng)度和斷裂起位錯(cuò)的存在和運(yùn)動(dòng)，對(duì)金屬的塑性變形、強(qiáng)度和斷裂起決定作用。金屬的強(qiáng)度與位錯(cuò)密度有關(guān)。決定作用。金屬的強(qiáng)度與位錯(cuò)密度有關(guān)。立體模型立體模型強(qiáng)度與位錯(cuò)密度的關(guān)系強(qiáng)度與位錯(cuò)密度的關(guān)系平面圖平面圖屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度位錯(cuò)密度位錯(cuò)密度 在晶體中呈面狀分布的缺陷在晶體中呈面狀分布的缺陷常見(jiàn)的形式是：晶界、亞晶界常見(jiàn)的形式是：晶界、亞晶界晶晶 界界

10、: :晶粒與晶粒之間的界面。晶粒與晶粒之間的界面。亞晶界亞晶界: :晶粒內(nèi)部，由一系列刃型位錯(cuò)晶粒內(nèi)部，由一系列刃型位錯(cuò) 組成的小角度晶界組成的小角度晶界 晶界與亞晶界處晶格畸變較大，位錯(cuò)密度較高，原子能較高；晶界與亞晶界處晶格畸變較大，位錯(cuò)密度較高，原子能較高；與晶粒內(nèi)相比，其熔點(diǎn)較低，容易腐蝕，原子擴(kuò)散速度較快，強(qiáng)度與晶粒內(nèi)相比，其熔點(diǎn)較低，容易腐蝕，原子擴(kuò)散速度較快，強(qiáng)度較高，因此晶界對(duì)金屬的性能影響較大。較高，因此晶界對(duì)金屬的性能影響較大。金屬結(jié)晶的概念金屬結(jié)晶的概念 金屬自液態(tài)經(jīng)冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程是原子從排列不規(guī)則的金屬自液態(tài)經(jīng)冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程是原子從排列不規(guī)則的液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榕帕?/p>

11、規(guī)則的晶態(tài)的過(guò)程。液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榕帕幸?guī)則的晶態(tài)的過(guò)程。結(jié)晶：結(jié)晶： 液體液體 晶體晶體凝固：凝固： 液體液體 固體（晶體或非晶體）固體（晶體或非晶體）晶體晶體液體液體結(jié)晶結(jié)晶純金屬的冷卻曲線(xiàn)純金屬的冷卻曲線(xiàn)T:T:T T0 0：T T1 1：理論結(jié)晶溫度理論結(jié)晶溫度過(guò)冷度過(guò)冷度實(shí)際結(jié)晶溫度實(shí)際結(jié)晶溫度 結(jié)晶時(shí)放出的結(jié)晶潛結(jié)晶時(shí)放出的結(jié)晶潛熱補(bǔ)償了冷卻時(shí)向外散失熱補(bǔ)償了冷卻時(shí)向外散失的熱量，故冷卻曲線(xiàn)上出的熱量，故冷卻曲線(xiàn)上出現(xiàn)了一水平線(xiàn)現(xiàn)了一水平線(xiàn)平衡條件下進(jìn)行平衡條件下進(jìn)行T T0 0T T1 1T T液態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)（3 3）過(guò)冷度的大小與冷卻速度、金屬的性能和純度）過(guò)冷度的大小與冷卻速度、金

12、屬的性能和純度 等因素有關(guān)。過(guò)冷是金屬結(jié)晶的必要條件等因素有關(guān)。過(guò)冷是金屬結(jié)晶的必要條件（1 1）過(guò)冷現(xiàn)象：金屬液的實(shí)際結(jié)晶溫度）過(guò)冷現(xiàn)象：金屬液的實(shí)際結(jié)晶溫度T T1 1 總是低于總是低于 理論結(jié)晶溫度理論結(jié)晶溫度T T0 0 的現(xiàn)象的現(xiàn)象（2 2）過(guò)冷度：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差）過(guò)冷度：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差 T = TT = T0 0 T T1 1 液態(tài)金屬結(jié)晶：液態(tài)金屬結(jié)晶：形成晶核形成晶核 晶核晶核長(zhǎng)大長(zhǎng)大形成晶核形成晶核 晶核長(zhǎng)大晶核長(zhǎng)大形成晶粒形成晶粒 1 1、晶核的形成、晶核的形成 1 1）自發(fā)形核：依靠液態(tài)金屬本身在一定過(guò)冷度下由其內(nèi)部）自發(fā)形核：依靠液態(tài)金屬

13、本身在一定過(guò)冷度下由其內(nèi)部 自發(fā)長(zhǎng)出結(jié)晶核心。自發(fā)長(zhǎng)出結(jié)晶核心。 需要很大的過(guò)冷度，如：純銅結(jié)晶需要很大的過(guò)冷度，如：純銅結(jié)晶T=236T=236) )非自發(fā)形核：晶核依附金屬液體中未溶的固態(tài)雜質(zhì)表面非自發(fā)形核：晶核依附金屬液體中未溶的固態(tài)雜質(zhì)表面 而形成晶核，所需過(guò)冷度很小。而形成晶核，所需過(guò)冷度很小。 晶核長(zhǎng)大的實(shí)質(zhì)就是原子晶核長(zhǎng)大的實(shí)質(zhì)就是原子由液體向固體表面的轉(zhuǎn)移由液體向固體表面的轉(zhuǎn)移。 2 2、晶核的長(zhǎng)大、晶核的長(zhǎng)大液相原子液相原子固相原子固相原子 3 3、晶核的長(zhǎng)大方式、晶核的長(zhǎng)大方式 樹(shù)枝狀樹(shù)枝狀結(jié)晶過(guò)程中，晶核各部位的長(zhǎng)大速度不同結(jié)晶過(guò)程中，晶核各部位的長(zhǎng)大速度不同晶核的棱角處

14、散熱條件好，生成晶體的主干（一次晶軸）晶核的棱角處散熱條件好，生成晶體的主干（一次晶軸）在主干長(zhǎng)大過(guò)程中，不斷生出分枝（二次、三次晶軸）在主干長(zhǎng)大過(guò)程中，不斷生出分枝（二次、三次晶軸）1 1、晶粒度、晶粒度 晶粒度表示晶粒的大小，它是用單位面積上的晶粒數(shù)目或晶粒晶粒度表示晶粒的大小，它是用單位面積上的晶粒數(shù)目或晶粒 的平均線(xiàn)長(zhǎng)度表示。的平均線(xiàn)長(zhǎng)度表示。 標(biāo)準(zhǔn)晶粒度分為標(biāo)準(zhǔn)晶粒度分為8 8級(jí)，級(jí)，1 1級(jí)最粗，級(jí)最粗，8 8級(jí)最細(xì)。級(jí)最細(xì)。 金屬的晶粒度與其性能密切相關(guān)，晶粒越細(xì)，金屬的強(qiáng)度和塑性、金屬的晶粒度與其性能密切相關(guān)，晶粒越細(xì)，金屬的強(qiáng)度和塑性、韌性越好。韌性越好。金屬晶體的晶粒度與形

15、核率金屬晶體的晶粒度與形核率N N及長(zhǎng)大速度及長(zhǎng)大速度G G有關(guān)。有關(guān)。凡是提高形核或減慢長(zhǎng)大速度都可以細(xì)化晶粒，凡是提高形核或減慢長(zhǎng)大速度都可以細(xì)化晶粒，其中影響較大的是過(guò)冷度和液體中的不溶雜質(zhì)。其中影響較大的是過(guò)冷度和液體中的不溶雜質(zhì)。2 2、粒度的控制、粒度的控制（1 1）提高過(guò)冷度）提高過(guò)冷度 過(guò)冷度越大，形核率和長(zhǎng)大速度過(guò)冷度越大，形核率和長(zhǎng)大速度 都隨之增大，但形核率比長(zhǎng)大速度都隨之增大，但形核率比長(zhǎng)大速度 快，因而過(guò)冷度越大，晶粒越細(xì)?？?，因而過(guò)冷度越大，晶粒越細(xì)。（2 2）變質(zhì)處理）變質(zhì)處理 在液體中加入形成結(jié)晶核心的變質(zhì)在液體中加入形成結(jié)晶核心的變質(zhì) 劑，劑，“人工晶核人工晶

16、核”能提高形核率。能提高形核率。 （3 3）附加振動(dòng)）附加振動(dòng) 在金屬結(jié)晶過(guò)程中，用機(jī)械、超聲波、電磁攪拌等各種振動(dòng)，在金屬結(jié)晶過(guò)程中，用機(jī)械、超聲波、電磁攪拌等各種振動(dòng)， 可以使在長(zhǎng)大中的晶粒破碎，增加晶核數(shù)目，以細(xì)化晶粒?？梢允乖陂L(zhǎng)大中的晶粒破碎，增加晶核數(shù)目，以細(xì)化晶粒。過(guò)冷度對(duì)形核率和長(zhǎng)大過(guò)冷度對(duì)形核率和長(zhǎng)大速度的影響速度的影響1 1、同素異晶轉(zhuǎn)變：、同素異晶轉(zhuǎn)變： 金屬在固態(tài)范圍內(nèi)，由一種晶格結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱斫饘僭诠虘B(tài)范圍內(nèi)，由一種晶格結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱?一種晶格類(lèi)型的現(xiàn)象。一種晶格類(lèi)型的現(xiàn)象。2 2、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：同素異晶轉(zhuǎn)變時(shí)，有結(jié)晶潛能熱產(chǎn)生，同素異晶轉(zhuǎn)變時(shí)，有結(jié)晶潛能熱產(chǎn)生， 遵循遵循

17、“形核形核 長(zhǎng)大長(zhǎng)大”的結(jié)晶規(guī)律的結(jié)晶規(guī)律 與液態(tài)金屬的結(jié)晶相似，稱(chēng)為與液態(tài)金屬的結(jié)晶相似，稱(chēng)為 3 3、結(jié)晶過(guò)程：、結(jié)晶過(guò)程：13941394C 921C 921C C體心立方晶格體心立方晶格 面心立方晶格面心立方晶格 體心立方晶格體心立方晶格無(wú)鐵磁性無(wú)鐵磁性鐵磁性鐵磁性770770770770C C是鐵的磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)是鐵的磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)（居里點(diǎn)）（居里點(diǎn)）4 4、同素異晶轉(zhuǎn)變的影響：、同素異晶轉(zhuǎn)變的影響：1 1）導(dǎo)致金屬的體積發(fā)生變化，并產(chǎn)生較大的應(yīng)力。）導(dǎo)致金屬的體積發(fā)生變化，并產(chǎn)生較大的應(yīng)力。2 2）可以通過(guò)不同的熱處理工藝來(lái)改變鋼鐵的組織）可以通過(guò)不同的熱處理工藝來(lái)改變鋼鐵的組織 和性能。

18、和性能。3 3）770770是鐵的磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)，磁性轉(zhuǎn)變不是同素異是鐵的磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)，磁性轉(zhuǎn)變不是同素異 構(gòu)轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變無(wú)結(jié)晶潛熱和體積上的變化構(gòu)轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變無(wú)結(jié)晶潛熱和體積上的變化。一一 、基本概念、基本概念1 1、合金：、合金： 由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成并屬，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成并具有金屬特性的物質(zhì)。具有金屬特性的物質(zhì)。 如：鋼鐵如：鋼鐵( (鐵鐵+ +碳）、黃銅（銅碳）、黃銅（銅+ +鋅）鋅） 2 2、組元：、組元： 組成合金最基本的、獨(dú)立的物質(zhì)，簡(jiǎn)稱(chēng)組成合金最基本的、獨(dú)立的物質(zhì)，簡(jiǎn)稱(chēng)為組元。可以是金

19、屬元素，也可以是穩(wěn)定為組元?？梢允墙饘僭?，也可以是穩(wěn)定的化合物。有二元、三元合金等。的化合物。有二元、三元合金等。Al-CuAl-Cu兩相合金兩相合金黃銅（黃銅（Cu-ZnCu-Zn）3 3、相：、相： 是指金屬或合金中成分相同、結(jié)構(gòu)是指金屬或合金中成分相同、結(jié)構(gòu) 相同，并與其它部分有界面分開(kāi)的相同，并與其它部分有界面分開(kāi)的 均勻組成部分。均勻組成部分。4 4、顯微組織：、顯微組織： 在顯微鏡下觀察到的金屬中各相或在顯微鏡下觀察到的金屬中各相或 各晶粒的形態(tài)、數(shù)量、小和分布的各晶粒的形態(tài)、數(shù)量、小和分布的 組合。組合。 固態(tài)合金中的相分為固溶體和金屬化固態(tài)合金中的相分為固溶體和金屬化合物兩類(lèi)

20、。合物兩類(lèi)。單相合金單相合金兩相合金兩相合金二、固溶體二、固溶體合金在固態(tài)下，組元間能相互溶解而形成的均勻相合金在固態(tài)下，組元間能相互溶解而形成的均勻相 溶劑：與固溶體晶格類(lèi)型相同的組元溶劑：與固溶體晶格類(lèi)型相同的組元 溶質(zhì)：晶格消失的組元溶質(zhì)：晶格消失的組元 溶劑溶劑A + A + 溶質(zhì)溶質(zhì)B = CB = C 例如例如: : （FeFe） + C = F (+ C = F (鐵素體鐵素體) ) 體心立方體心立方 六方立方六方立方 體心立方體心立方特點(diǎn)：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中形特點(diǎn)：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中形成的合金相，并不改變?nèi)軇┑木С傻暮辖鹣?，并不改變?nèi)軇┑木Ц耦?lèi)型格類(lèi)型, ,固溶體的成分

21、不固定。固溶體的成分不固定。 固溶體是合金的重要組成相，固溶體是合金的重要組成相，實(shí)際應(yīng)用的合金多是單相固溶體實(shí)際應(yīng)用的合金多是單相固溶體合金或以固溶體為基體的合金。合金或以固溶體為基體的合金。Cu-NiCu-Ni置換固溶體置換固溶體Fe-CFe-C間隙固溶體間隙固溶體固溶體按溶質(zhì)原子所處位置分為：固溶體按溶質(zhì)原子所處位置分為：置換固溶體置換固溶體間隙固溶體間隙固溶體溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格某些結(jié)點(diǎn)位置所形成的固溶體。溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格某些結(jié)點(diǎn)位置所形成的固溶體。黃銅置換固溶體組織黃銅置換固溶體組織1 1、置換固溶體、置換固溶體無(wú)限固溶體：銅與鎳能以任何比例互溶無(wú)限固溶體：銅與鎳能以任何比例互溶

22、有限固溶體：鋅在銅中只能溶入有限固溶體：鋅在銅中只能溶入39%39%無(wú)序固溶體：溶質(zhì)原子無(wú)規(guī)則分布無(wú)序固溶體：溶質(zhì)原子無(wú)規(guī)則分布有序固溶體：溶質(zhì)原子有序分布有序固溶體：溶質(zhì)原子有序分布無(wú)限固溶須滿(mǎn)足三個(gè)條件：無(wú)限固溶須滿(mǎn)足三個(gè)條件：1 1）原子外層電子結(jié)構(gòu)相近）原子外層電子結(jié)構(gòu)相近 2 2）原子半徑相差不大）原子半徑相差不大 3 3）晶格類(lèi)型相同）晶格類(lèi)型相同銅與鎳能以任何比例互溶，是無(wú)限固溶體。銅與鎳能以任何比例互溶，是無(wú)限固溶體。鋅在銅中最大溶解度為鋅在銅中最大溶解度為39%39%，是有限固溶體。，是有限固溶體。銅鎳合金銅鎳合金 銅鋅合金銅鋅合金溶質(zhì)原子嵌入溶劑晶格間隙所形成的固溶體。溶質(zhì)

23、原子嵌入溶劑晶格間隙所形成的固溶體。 形成間隙固溶體的溶質(zhì)元素是原子半徑較小的非金形成間隙固溶體的溶質(zhì)元素是原子半徑較小的非金屬元素，屬元素，如：碳、氮、硼等，而溶劑元素一般是過(guò)渡族元素。如：碳、氮、硼等，而溶劑元素一般是過(guò)渡族元素。形成間隙固溶體的一般規(guī)律為形成間隙固溶體的一般規(guī)律為 D D 質(zhì)質(zhì) / / D D 劑劑 0.590.59間隙固溶體都是無(wú)序固溶體間隙固溶體都是無(wú)序固溶體。2 2、間隙固溶體、間隙固溶體 隨溶質(zhì)含量增加隨溶質(zhì)含量增加, , 固溶體的強(qiáng)度、硬度增加固溶體的強(qiáng)度、硬度增加, , 塑性、韌性下降塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱(chēng)為的現(xiàn)象稱(chēng)為。 產(chǎn)生固溶強(qiáng)化的原因是溶質(zhì)原子使晶格發(fā)生

24、畸變以及對(duì)位錯(cuò)的產(chǎn)生固溶強(qiáng)化的原因是溶質(zhì)原子使晶格發(fā)生畸變以及對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用。釘扎作用。3 3、固溶體的性能、固溶體的性能2 2、金屬化合物、金屬化合物 合金中的兩組元相互作用而形成的一種新相，它合金中的兩組元相互作用而形成的一種新相，它的晶體結(jié)構(gòu)、性能、熔點(diǎn)與兩組元都不同，并具有的晶體結(jié)構(gòu)、性能、熔點(diǎn)與兩組元都不同，并具有金屬特征，這種相稱(chēng)為金屬化合物。金屬特征，這種相稱(chēng)為金屬化合物。如：如：3 Fe + C Fe3 Fe + C Fe3 3C C（1 1）正常價(jià)化合物）正常價(jià)化合物 （2 2）電子化合物）電子化合物 （3 3）間隙相和間隙化合物）間隙相和間隙化合物金屬化合物分類(lèi)：金屬化合

25、物分類(lèi)：金屬化合物都是硬而脆，不能作基體相。金屬化合物都是硬而脆，不能作基體相。FeFe3 3C C的晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)1 1）坐標(biāo)軸）坐標(biāo)軸 橫坐標(biāo)表示成分橫坐標(biāo)表示成分 縱坐標(biāo)表示溫度縱坐標(biāo)表示溫度2 2）相線(xiàn)與相區(qū)）相線(xiàn)與相區(qū) 液相線(xiàn)：結(jié)晶開(kāi)始的溫度液相線(xiàn)：結(jié)晶開(kāi)始的溫度 固相線(xiàn)：結(jié)晶終了的溫度固相線(xiàn)：結(jié)晶終了的溫度 中間區(qū)域?yàn)榛旌舷嘀虚g區(qū)域?yàn)榛旌舷?Cu Cu Ni Ni合金相圖合金相圖 成分成分W WCuCuW WNiNi合金合金1 1100%100%0 0合金合金2 280%80%20%20%合金合金3 360%60%40%40%合金合金4 440%40%60%60%合金合金5 5

26、20%20%80%80%合金合金6 60 0100%100%溫溫度度時(shí)間時(shí)間0 0CuCuNiNi2020606040408080100100Cu-NiCu-Ni合金冷卻曲線(xiàn)合金冷卻曲線(xiàn) Cu-Ni Cu-Ni合金相圖合金相圖 相線(xiàn)：上曲線(xiàn)相線(xiàn)：上曲線(xiàn) 液相線(xiàn)液相線(xiàn) 下曲線(xiàn)下曲線(xiàn) 固相線(xiàn)固相線(xiàn)相區(qū)：相區(qū)：L L 液相區(qū)液相區(qū) 固相區(qū)固相區(qū) L+ L+ 液固共存區(qū)液固共存區(qū) 特點(diǎn)：兩組元在液態(tài)、固態(tài)均能夠完全無(wú)限互溶，特點(diǎn)：兩組元在液態(tài)、固態(tài)均能夠完全無(wú)限互溶， 形成單一均勻無(wú)限固溶體。形成單一均勻無(wú)限固溶體。 組元：組元：CuCu、NiNi 相：相：L L、A A、B B點(diǎn)：熔點(diǎn)點(diǎn)：熔點(diǎn) 線(xiàn)：固、液相線(xiàn)線(xiàn)：固、液相線(xiàn) 相區(qū)：相區(qū)：L L、L+L+、L LL+L+1085C1085C1445C1445C成成 分分溫溫 度度200260280220240以以Cu-NiCu-Ni合金相圖中合金相圖中NiNi含量為含量為40%40%的合金為例的合金為例: :A A：全部為液體：全部為液體B B：開(kāi)始結(jié)晶：開(kāi)始結(jié)晶C C D D ：固體增加：固體增加 液體減少液體減少E E：結(jié)晶結(jié)束：結(jié)晶結(jié)束E E以下：全部為固體以下：全部為固體A AB BC CD DE E形成原因：形成原因： 冷卻速度快，固溶冷卻速度快，固溶體的化學(xué)成分來(lái)不及