《机械工程材料》课程教学资源（PPT课件）第2章 合金的结构及相图

第二章合金的结构和相图 2.1合金中的相结构 2.2固溶体 2.3金属化合物及其性能 2.4二元合金相图的建立 2.5铁碳合金

第二章 合金的结构和相图 2.1 合金中的相结构 2.2 固溶体 2.3 金属化合物及其性能 2.4 二元合金相图的建立 2.5 铁碳合金

■纯金属在生活和生产中的应用十分广泛 主要的应用都是利用了纯金属的导电性 导热性、化学稳定性等性能 ■但由于纯金属种类有限,而且几乎所有的 纯金属的强度、硬度、耐磨性等力学物理 性能都比较差,不能满足人们对材料多样 性的需要

◼ 纯金属在生活和生产中的应用十分广泛。 主要的应用都是利用了纯金属的导电性、 导热性、化学稳定性等性能 ◼ 但由于纯金属种类有限，而且几乎所有的 纯金属的强度、硬度、耐磨性等力学物理 性能都比较差，不能满足人们对材料多样 性的需要

通过合金化过程,可以显著地改变金属材 料的结构、组织和性能,从而极大地提高 了金属材料的力学、物理性能,同时其电 磁、耐蚀性等物理化学性能也得到了保持 或提高。因此,同纯金属相比,合金的应 用更为广泛。 由两种或两种以上的金属元素或金属元素 和非金属元素组成的具有金属特性的物质 称为合金

◼ 通过合金化过程，可以显著地改变金属材 料的结构、组织和性能，从而极大地提高 了金属材料的力学、物理性能，同时其电、 磁、耐蚀性等物理化学性能也得到了保持 或提高。因此，同纯金属相比，合金的应 用更为广泛。 ◼ 由两种或两种以上的金属元素或金属元素 和非金属元素组成的具有金属特性的物质 称为合金

21合金中的相结构 合金的结晶与纯金属一样,也是通过形核及长 大来完成的。由于合金中含有两种或两种以上 的元素的原子,使生成的结晶物中往往含有不 种组元的晶构 在材料中,凡是化学成分相同、结构相同并与 其他部分以界面分开的均匀组成部分称为相 合金结晶后可以是一种相,也可以是由若干种 相所组成 金中的是指合金中用肉眼或显微镜所观 察到的材料的微观形貌,也称为显微组织

2.1 合金中的相结构 ◼ 合金的结晶与纯金属一样，也是通过形核及长 大来完成的。由于合金中含有两种或两种以上 的元素的原子，使生成的结晶物中往往含有不 只一种组元的晶粒 ◼ 在材料中，凡是化学成分相同、结构相同并与 其他部分以界面分开的均匀组成部分称为相 ◼ 合金结晶后可以是一种相，也可以是由若干种 相所组成 ◼ 合金中的组织是指合金中用肉眼或显微镜所观 察到的材料的微观形貌，也称为显微组织

■不同的相形成不同的显微组织,不同的显 微组织导致合金不同的性质 ■固态合金中的相,按其晶格结构的基本属 性来分,可以分为固溶体和化合物两大类

◼ 不同的相形成不同的显微组织，不同的显 微组织导致合金不同的性质 ◼ 固态合金中的相，按其晶格结构的基本属 性来分，可以分为固溶体和化合物两大类

211固溶体 固溶体的分类 (1)置换固溶体 (2)间隙固溶体 2.固溶体的性能

2.1.1 固溶体 1．固溶体的分类 （1）置换固溶体 （2）间隙固溶体 2．固溶体的性能

■固态合金中,在一种元素的晶格结构中包 含有其它元素的合金相称为固溶体 前一种元素称为剂元素,后一种元素称 为质元素 ■溶质原子溶于固溶体中的量,称为固溶体 的浓度 在一定条件下溶质元素在固溶体中的极限 浓度叫做溶质在固溶体中的溶解度

◼ 固态合金中，在一种元素的晶格结构中包 含有其它元素的合金相称为固溶体 ◼ 前一种元素称为溶剂元素，后一种元素称 为溶质元素 ◼ 溶质原子溶于固溶体中的量，称为固溶体 的浓度 ◼ 在一定条件下溶质元素在固溶体中的极限 浓度叫做溶质在固溶体中的溶解度

1.固溶体的分类 (i)置换固溶体当溶质原子代替了一部分 溶剂原子而占据溶剂晶格的某些结点位置 时,所形成的固溶体称为置换固溶体,如 图1.220所示。 溶质原子 剂原

1．固溶体的分类 ◼ (ⅰ) 置换固溶体 当溶质原子代替了一部分 溶剂原子而占据溶剂晶格的某些结点位置 时，所形成的固溶体称为置换固溶体，如 图1.2-20所示

(ⅱ)间隙固溶体若溶质原子分布于溶剂晶 格各结点之间的空隙中,所形成的固溶体称 为间固溶体,如图12—21所示。 溶剂原子 溶质原子

（ⅱ）间隙固溶体 若溶质原子分布于溶剂晶 格各结点之间的空隙中，所形成的固溶体称 为间隙固溶体，如图1.2—21所示

■由于溶剂晶格的空隙有限,通常只有当溶 质原子直径与溶剂原子直径之比小于0.59时, 才能形成间隙固溶体。因此形成间隙固溶 体的溶质原子都是原子直径较小的非金属 元素,如氢、氧、氮、硼、碳等。如碳钢 中的铁素体和奥氏体就是碳原子溶入α—Fe 和y—-Fe中所形成的两种间隙固溶体

◼ 由于溶剂晶格的空隙有限，通常只有当溶 质原子直径与溶剂原子直径之比小于0.59时， 才能形成间隙固溶体。因此形成间隙固溶 体的溶质原子都是原子直径较小的非金属 元素，如氢、氧、氮、硼、碳等。如碳钢 中的铁素体和奥氏体就是碳原子溶入α—Fe 和γ—Fe中所形成的两种间隙固溶体