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第六章 合金的构造与合金相图 §6－1 合 金 一、几个基本概念： １．合金 由两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素所构成的具有金属特性的物质，称为～。 或为：将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的物质，称为～。 例如：碳钢、铸铁：都是以Ｆｅ、Ｃ为主的合金； 青铜： Ｃｕ、Ｓｎ合金； 黄铜： Ｃｕ、Ｚｎ合金。 ４．固溶强化（※） 通过形成固溶体而使金属的强度、硬度增加的现象称为～。 固溶强化的机理是：通过在溶剂种溶入溶质原子，造成晶格畸变，位错运动阻力增大。 例如：Ｃ溶入α－Ｆｅ形成Ｆ，强度显著升高。 5. 表示方法： ?、?、?等。或者用A（B）表示B溶入A。 §6－2 合金相图（状态图） 一、相图的概念 定义：用图解的方法表示合金系中合金的组织与温度、成分间关系的图形，称为～。又称平衡图或状态图。 二、相图的建立方法 常用的方法有：热分析法、膨胀法、X射线分析法等。最基本、最常见的是二元相图。 2元相图的表示方法：两个参数：温度和成分。 三、匀晶相图 １．匀晶转变:合金在一定温度范围内，不断从液相中结晶出单一固溶体的过程，称为～。 以Ｃｕ－Ｎｉ相图为例。 ２．相图分析 两条线：液相线（开始结晶温度的连线）、固相线（结晶终了温度的连线）。 四、共晶相图 １．共晶转变 定义：在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出成分和结构一定的两个固相的转变过程，称为～。 六、包晶相图 §6－３合金的性能与相图的关系 一、机械性能、物理性能与相图的关系 ★固溶体的强度比纯金属高； ★两相混合物的性能一般是组成相的平均值，在共晶成分时有突变。 二、工艺性能与相图的关系 ①结晶温度范围小的合金（纯金属和共晶成分的合金好），铸造性能好。 ②单相固溶体的锻造性能好； ③单相区的金属的切削加工性能不好。 * * ２．组元 组成合金的最基本的独立物质，称为～。 ３．合金系 合金的组元按不同比例配制而成的一系列不同成分的合金，称为～。 ４．相（※） 具有同一成分、同一结构、同一聚集状态，并有界面可以互相分开的均匀组成部分，称为～。合金在固态下可以形成单相，也可呈多相。 ５．组织 相的综合，叫组织或结构。注意：组织可以是单相，也可以是多相。 二、合金中的基本相 （一）固溶体 １.定义：溶质原子溶解于金属溶剂的晶格中，所形成的单相固体，称为～。 ２.特点：★两种元素只能形成一种结晶组织；★固溶体的晶格与溶剂的晶格类型相同；★溶质原子使溶剂晶格发生畸变。 ３.固溶体的类型： 根据溶质在溶剂中的位置分： ⑴间隙固溶体； ⑵置换固溶体 （二）金属化合物 １．定义：合金组元（其中至少一种是金属）相互作用形成的晶格类型与特性完全不同于任一组元的新相，称为～。 ２．特点： ⑴晶格类型与性能完全不同于任一组元； 如：Fe的硬度为HB80，C（石墨）的硬度HB＝2～3， 但铁与碳形成化合物Fe3C的硬度为HB＝800。 ⑵具有一定程度的金属性能。 ⑶一般具有复杂的晶体结构，熔点高，硬而脆， 3．类型 （1）正常价化合物：遵循一般化合物的原子价规律。 （2）电子化合物：不遵循原子价规律,而服从电子浓度规律。电子浓度是指化合物的价电子数与原子数的比值。 （3）间隙化合物：由过渡族金属元素与C、N、H、B等原子半径较小的非金属元素形成的化合物。可分为两类： ★间隙相：当r非/r金≤0.59时，形成的具有简单晶格的间隙化合物。 ★具有复杂结构的间隙化合物：当r非/r金0.59时,如钢中的Fe3C、Cr7C3等。 （三）机械混合物（工业合金的组织） 两种固溶体的混合物或固溶体与金属化合物的混合物，称为～。 A ? 2 1 Ni Cu ℃ L B 三个区：液相去、固相区和两相共存区。 Ａ点的温度（１０８３℃）为Ｃｕ的熔点； Ｂ点的温度为Ｎｉ（１４５１℃）的熔点。 ３．合金的结晶过程 以Ｎｉ％＝30％的合金为例，分析其结晶过程。 ①先找到成分点，作一垂线，分别与液相线和固相线相交； ②当温度降低到１点时，开始析出α固溶体； ③当温度降低到2点时，全部转变成α固溶体。 整个过程可以用下述方法表示： Ｌ→Ｌ＋α→α ４．特点 （1）结晶过程也包含形核和长大两个过程。 （2）结晶是在一个温度范围内完成的（纯金属除外）。 （3）在结晶的过程中，两相的成分和含量是变化的。 5．不平衡结晶的晶内偏析 在一个晶粒内出现的化学