金属热处理课件1-2.ppt

合金是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。 组成合金的元素可以全部是金属，也可是金属与非金属。 组成合金的元素相互作用可形成不同的相。 所谓相是指金属或合金中凡结构相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。 显微组织实质上是指在显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。 固态合金中的相分为固溶体和金属化合物两类。 1、固溶体 合金中其结构与组成元素之一的晶体结构相同的固相称固溶体。习惯以?、?、?表示。 与合金晶体结构相同的元素称溶剂。其它元素称溶质。 固溶体是合金的重要组成相，实际合金多是单相固溶体合金或以固溶体为基的合金。 按溶质原子所处位置分为置换固溶体和间隙固溶体。 （1）置换固溶体 溶质原子占据溶剂晶格某些结点位置所形成的固溶体。 溶质原子呈无序分布的称无序固溶体，呈有序分布的称有序固溶体。 （2） 间隙固溶体 溶质原子嵌入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 形成间隙固溶体的溶质元素是原子半径较小的非金属元素，如C、N、B等，而溶剂元素一般是过渡族元素。 间隙固溶体基本都是无序固溶体。 （3） 固溶体的溶解度 溶质原子在固溶体中的极限浓度。 溶解度有一定限度的固溶体称有限固溶体。 组成元素无限互溶的固溶体称无限固溶体。 组成元素原子半径、电化学特性相近，晶格类型相同的置换固溶体，才有可能形成无限固溶体。 间隙固溶体都是有限固溶体。 （4） 影响固溶度的因素 1) 原子尺寸因素 rA为主组元A的原子半径，rB为副组元B的原子半径。 在合金两组元的负电性相差较小而有利于形成固溶体的情况下，当 .(两组元原子半径差别不大)时，有利于形成具有显著固溶度的代位固溶体。而当 (两组元原子半径差别较大)时，有利于形成具有相当固溶度的间隙固溶体。 若两组元负电性相差较大，即使它们的原子半径差别较大，有助于形成不同类型的化合物。 2）负电性因素 负电性：元素的原子在异类原子的集合体中或分子中能够吸收电子作为自身所有的一种能力，即吸收外来电子形成负离子的倾向性。 当进行合金化时，如果组元之间负电性相差较大，那么就有利于形成化合物，而不利于形成固溶体，而且所形成的化合物越稳定，则固溶体的固溶度必越小。反之，则越有利于形成固溶体。 在负电性相差较大的情况下，由异类原子结合的合金相，便可能使其结合方式从金属键向离子键过渡。 2、金属化合物 合金中其晶体结构与组成元素的晶体结构均不相同的固相称金属化合物。金属化合物具有较高的熔点、硬度和脆性，并可用分子式表示其组成。 （1）正常价化合物—符合正常原子价规律。如Mg2Si、MnS、Mg2Pb等。 （2）电子化合物—符合电子浓度规律。如Cu3Sn。 电子浓度为价电子数与原子数的比值。 （3）间隙化合物—由过渡族元素与C、N、B、H等小原子半径的非金属元素组成。 ①间隙相：r非/r金?0.59时形 成的具有简单晶格结构的间隙化合物。如 M4X (Fe4N)、 M2X (Fe2N、 W2C)、 MX (TiC、VC、TiN)等。 间隙相具有金属特征和极高的硬度及熔点，非常稳定。 部分碳化物和所有氮化物属于间隙相。 ②具有复杂结构的间隙化合物 当r非/r金0.59时形成复杂结构间隙化合物。 如FeB、Fe3C、Cr23C6等。Fe3C称渗碳体，是钢中重要组成相，具有复杂正交点阵。 化合物也可溶入其它元素原子，形成以化合物为基的固溶体。 (3)强度指标:屈服点和抗拉强度。 ①屈服点:试样在拉伸过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长(变形)时的应力称为屈服点，其计算公式为 σs=Fs/S0 式中 σs——屈服点，MPa; Fs——试样屈服时的载荷，N; S0——试样原始横截面面积，mm2。 对于无明显屈服现象的金属材料，按GB/T 228—2002规定可用规定残余伸长应力σ0.2表示。σ0.2表示试样卸除拉伸力后，其标距长度部分的残余伸长率达到0.2%时的应力，也称屈服强度。计算公式为 σ0.2=F0.2/S0 式中 σ0.2——规定残余伸长应力，MPa; F0.2——残余伸长率达到0.2%时的载荷，N; S0——试样原始横截面面积，mm2。 (3)强度指标:屈服点和抗拉强度。 ②抗拉强度:试样拉断前承受的最大标称拉应力称为抗拉强度。其计算公式为 σb=Fb/S0 （1-5） 式中