材料科學(xué)基礎(chǔ)-第3章

2.5、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變某些金屬在固態(tài)下的晶體結(jié)構(gòu)是不固定的，而是隨著溫度、壓力等因素的變化而變化，如鐵、鈦等，這種現(xiàn)象稱為同素異晶轉(zhuǎn)變，也稱為重結(jié)晶。下面以鐵為例子來(lái)說(shuō)明同素異晶轉(zhuǎn)變：α-Fe---------γ-Fe-------------δ—Fe-----------LBCC（912℃）FCC（1492℃）BCC金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變?yōu)槠錈崽幚硖峁┗A(chǔ)，鋼能夠進(jìn)行多種熱處理就是因?yàn)殍F能夠在固態(tài)下發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變。鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變相合金中結(jié)構(gòu)相同、成分和性能均一的組成部分。一、基本概念組織：由不同形態(tài)、大小、數(shù)量和分布的相組成的綜合體。如單相、兩相、多相合金。金屬及的組織一般應(yīng)用顯微鏡才能看到，所以常稱顯微組織。4相的分類

合金中的相按結(jié)構(gòu)可分為：固溶體和金屬化合物。

固溶體：晶體結(jié)構(gòu)與其某一組元相同的相。金屬化合物：組元之間形成的新相，其結(jié)構(gòu)不同于任何組元。二、固溶體

合金組元通過(guò)溶解形成一種成分和性能均勻的、且結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固相稱為固溶體。與固溶體晶格相同的組元為溶劑，一般在合金中含量較多；另一組元為溶質(zhì)，含量較少。

固溶體用α、β、γ等符號(hào)表示。A、B組元組成的固溶體也可表示為A(B),其中A為溶劑,B為溶質(zhì)。例如銅鋅合金中鋅溶入銅中形成的固溶體一般用α表示,亦可表示為Cu(Zn)。2、分類

按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的位置,固溶體可分為置換固溶體與間隙固溶體兩種。按溶質(zhì)原子在溶劑中的溶解度，固溶體可分為有限固溶體和無(wú)限固溶體兩種。按溶質(zhì)原子在固溶體中分布是否有規(guī)律，固溶體分無(wú)序固溶體和有序固溶體兩種。在一定條件(如成分、溫度等)下，一些合金的無(wú)序固溶體可轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w。這種轉(zhuǎn)變叫做有序化。二、固溶體

二、固溶體

間隙固溶體置換固溶體二、固溶體

3、置換固溶體（1）置換固溶體：溶質(zhì)原子位于晶格點(diǎn)陣位置的固溶體。（2）影響置換固溶體溶解度的因素a原子尺寸因素原子尺寸差越小，越易形成置換固溶體，且溶解度越大。△r=(rA-rB)/rA當(dāng)△r<15%時(shí)，有利于大量互溶。二、固溶體

b晶體結(jié)構(gòu)因素結(jié)構(gòu)相同，溶解度大，有可能形成無(wú)限固溶體。c電負(fù)性因素電負(fù)性差越小，越易形成固溶體，溶解度越大。d電子濃度因素電子濃度e/a越大，溶解度越小。e/a有一極限值，與溶劑晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。一價(jià)面心立方金屬為1.36，一價(jià)體心立方金屬為1.48。（上述四個(gè)因素并非相互獨(dú)立，其統(tǒng)一的理論的是金屬與合金的電子理論。）二、固溶體

4、間隙固溶體（1）組成：原子半徑較小（小于0.1nm)的非金屬元素溶入金屬晶體的間隙。（2）影響因素：原子半徑和溶劑結(jié)構(gòu)。（3）溶解度：一般都很小，只能形成有限固溶體。二、固溶體

5、固溶體的性能無(wú)論置換固溶體，還是間隙固溶體，由于溶質(zhì)原子的存在都會(huì)使晶格發(fā)生畸變，使其性能不同于原純金屬。二、固溶體

6、固溶體的性能當(dāng)溶質(zhì)元素的含量極少時(shí)，固溶體的性能與溶劑金屬基本相同。隨溶質(zhì)含量的升高，固溶體的性能將發(fā)生明顯改變，其一般情況下，強(qiáng)度、硬度逐漸升高，而塑性、韌性有所下降，電阻率升高，導(dǎo)電性逐漸下降等。

這種通過(guò)形成固溶體使金屬?gòu)?qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。

固溶強(qiáng)化是金屬?gòu)?qiáng)化的一種重要形式。在溶質(zhì)含量適當(dāng)時(shí)，可顯著提高材料的強(qiáng)度和硬度，而塑性和韌性沒(méi)有明顯降低。三、金屬化合物若新相的晶體結(jié)構(gòu)不同于任一組成元素，則新相是組成元素間相互作用而生成的一種新物質(zhì)，屬于化合物，如碳鋼中的Fe3C，黃銅中的β相