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第四章 二元合金 第一节　 合金的相结构 1、合金中的几个概念： 1.1合金：合金是指两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结、或用其它方法组合而成的具有金属特性的物质。 性能：①高于纯金属的机械性能； ②可具有一些特殊性能； 1.2组元：组成合金最基本的、独立的物质。简称元。一般来说，组元就是组成合金的元素，但也可以是稳定的化合物。 二元合金：由两个组元组成的合金。 三元合金：由三个组元组成的合金。 多元合金：由三个以上组元组成的合金。 合金系：由给定的组元以不同的比例配置成一系列成分不同的合金构成的合金系统。包括二元系、三元系和多元系。 1.3相：合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。 单相合金：由一种固相组成的合金。 多相合金：由几种不同固相组成的合金。 1.4组织：直接用肉眼观察到的或借助于放大镜、 显微镜观察到的相的数量、大小、分布状态的微观形貌图象。 宏观组织：用肉眼或放大镜观察到的组织； 微观组织：用显微镜观察到的组织； 电子显微组织：用电子显微镜观察到的组织； 2.1.1固溶体的分类： 按溶质原子在晶格中所占位置分类： ①置换固溶体：是指溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体。 ②间隙固溶体：溶质原子填入溶剂原子间的一些间隙中。 如图3－1所示； 2.1.2置换固溶体： 2..1.2.1形成置换固溶体造成的后果－固溶强化； 固溶强化：当溶质原子溶入溶剂晶格时，将造成晶格畸变，如图所示，使强度、硬度增加的现象； 2.1.2.2影响固溶度的因素： ①原子尺寸因素：组元间的原子半径越接近，则固溶体的固溶度越大。 原因：晶格畸变； ②负电性因素： 负电性：指组成合金的组元原子，吸引电子形成负离子的倾向。 两组元的负电性相近，则固溶度较大； ③电子浓度因素： 电子浓度：指合金晶体中的价电子数与其原子数之比，可用下式表示： 式中，VA、V B分别为溶剂和溶质所贡献的价电子数；r为溶质B的物质的量比（溶质所占的比例）。 溶质在溶剂中的固溶度受电子浓度的控制，固溶体的电子浓度有一极限值，超过此值，固溶体就不稳定； 例如：面心立方固溶体的极限电子浓度为1.36，体心立方固溶体为1.48。 溶质元素的原子价越高，则固溶度越小； ④晶体结构因素 溶质与溶剂的晶体结构类型是否相同，是能否形成无限固溶体的必要条件。 若晶体结构类型相同时，可以形成置换固溶体（无限固溶）； 若晶体结构不同，只能形成有限固溶体。 2.2.1.1间隙相：具有简单的晶体结构，金属原子位于晶格的正常节点上，非金属原子位于晶格的间隙位置。如图所示。 常见的分子式：M4X、 M2X 、MX、 MX2 等； 特点：①具有极高的熔点和硬度； ②具有明显的金属的特性；是合金工具钢和硬质合金的重要组成相。 间隙相与间隙固溶体的区别：间隙相是一种化合物，它具有与其组元完全不同的晶体结构；间隙固溶体的晶格类型与溶剂组元的晶格类型一致。 钢中常见的间隙相如表所示； 思考题： 渗碳体与合金渗碳体的区别？ 以Cu-Ni合金为例：如图所示 ①配制一系列不同成分的Cu-Ni合金； ②测定各合金的冷却曲线； ③找出各合金的临界点； 上临界点：温度较高的临界点是结晶开始的温度，叫做上临界点； 下临界点：温度较低的临界点是结晶结束的温度，叫做下临界点； ④在以成分为横坐标，以温度为纵坐标的坐标系中，将意义相同的临界点连接起来，便得到Cu-Ni相图； 相图分析： ①液相线：上临界点的连线abc，叫做液相线； ②固相线：下临界点的连线a’b’c’，叫做固相线； ③相区：固相区、液相区、固液两相共存区； 3.匀晶相图：是指两组元在液态无限互溶，在固态也无限互溶的二元合金所形成的相图。 具有匀晶相图的合金有：Cu-Ni、Ag-Au、 Cr-Mo、Cd-Mg、Fe-Ni、Mo-W等。 匀晶转变：是指结晶都是从液相结晶出单相的固溶体的结晶过程。 1点以上：合金Ⅰ为液相； 温度缓冷至1点，温度达到t1时，开始由液相中结晶出α固溶体， 。 当温度缓冷至2点，温度达到t2时，有一定数量的α固溶体结晶出来，此时的固相成分为α2，液相成分为L2，相平衡关为 ，为了达到相平衡，原有的α1成分改变为α2，液相成分由L1向L2改变。 当温度缓冷到3点，温度冷却到t3时，结晶结束，得到与原合金成分相同的α固溶体。 结晶规律： ①在温度不断下降过程中，液相的成分不断的沿着液相线变化， α相的成分不断的沿着固相线变化； ② α相的数量不断增多，液相的数量不断减少，在一定温度下，两相的相对含量可以用杠