3-1-合金及其组织.ppt

金属材料黑色金属有色金属钢铜及其合金铝及其合金钛及其合金轴承合金铸铁碳素钢合金钢硬质合金白口铸铁灰口铸铁麻口铸铁§3-1合金及其组织合金的基本概念合金的组织一、合金的基本概念

1、合金以一种金属为基础，加入其它金属或非金属，通过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特性的物质。2、组元组成合金的最基本的、独立的物质.一般指元素，有时稳定的化合物也可以作为组元.如普通黄铜就是由铜和锌两种组元组成的我们叫二元合金。硬铝是由铝,铜,镁三组元组成的我们就叫三元合金.铁碳合金的组元是Fe和C如钢、铸铁都是铁与碳组成的合金；黄铜是铜与锌组成的合金；硬铝是铝、铜、镁组成的合金等。3、相在合金组织中，凡是成分相同、晶体结构和物理性能相同的均匀组成部分。相与相之间在指定条件下有明显的界面。例如：单一的液相；单一的固相；液相、固相两相共存；固态金属中的同素异构体及他们不同的固溶体间也是不同的相。如固态的ɑ-Fe，r—Fe就是两种不同的相，因为他们的晶格不同，且能以界面分开。气体：一般是一个相。液体：视其混溶程度而定，可有1、2、3…个相。固体：有几种物质就有几个相，如水泥生料。但如果是固溶体和金属化合物时为一个相。

区别：相和组元不是一个概念，例如，同时存在水蒸气、液态的水和冰的系统是三相系统，尽管这个系统里只有一个组分——水。3、相在合金组织中，凡是成分相同、晶体结构和物理性能相同的均匀组成部分。相与相之间在指定条件下有明显的界面。例如：单一的液相；单一的固相；液相、固相两相共存；3、相在合金组织中，凡是成分相同、晶体结构和物理性能相同的均匀组成部分。相与相之间在指定条件下有明显的界面。例如：单一的液相；单一的固相；液相、固相两相共存；问题：水、油混装在一个瓶子里，是几个相？将奶粉加开水冲一杯牛奶又是几个相？4、组织是指合金中不同相之间相互组合配置的状态。数量、大小和分布方式不同的相构成了合金不同的组织。（通常借助于放大镜、显微镜人眼观察到的材料内部的微观（图像）。组织是材料性能的决定因素）单相组织：单一相构成的组织。多相组织：不同相构成的组织。二、合金的组织

1、合金的组织根据合金中各组元的结合方式不同，合金的组织可分为固溶体、金属化合物和混合物。合金的组织结构机械混合物固溶体金属化合物1）、固溶体：所谓固溶体是指溶质原子溶入金属溶剂的晶格中所组成的合金相。两组元在液态下互溶，固态也相互溶解，且形成均匀一致的物质。形成固溶体时，含量大者为溶剂，含量少者为溶质；溶剂的晶格即为固溶体的晶格。溶质原子溶入溶剂晶格而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体。固溶体的分类：按溶质原子在晶格中的位置不同可分为置换固溶体和间隙固溶体。、置换固溶体溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体称置换固溶体。当溶剂和溶质原子直径相差不大，一般在15％以内时，元素周期表位置相近，易于形成置换固溶体。铜镍二元合金即形成置换固溶体，镍原子可在铜晶格的任意位置替代铜原子。②、间隙固溶体溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称间隙固溶体。间隙固溶体的溶剂是直径较大的过渡族金属，而溶质是直径很小的碳、氢等非金属元素。其形成条件是溶质原子与溶剂原子直径之比必须小于0.59。如铁碳合金中，铁和碳所形成的固溶体――铁素体和奥氏体，皆为间隙固溶体。另外，按溶质元素在固溶体中的溶解度，可分为有限固溶体和无限固溶体。但只有置换固溶体有可能成为无限固溶体。溶解度跟温度有关，温度越高，溶解度越大。固溶体的性能：当溶质元素含量很少时，固溶体性能与溶剂金属性能基本相同。但随溶质元素含量的增多，会使金属的强度和硬度升高，而塑性和韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。置换固溶体和间隙固溶体都会产生固溶强化现象。适当控制溶质含量，可明显提高强度和硬度，同时仍能保证足够高的塑性和韧性，所以说固溶体一般具有较好的综合力学性能。因此要求有综合力学性能的结构材料，几乎都以固溶体作为基本相。这就是固溶强化成为一种重要强化方法，在工业生产中得以广泛应用的原因。注：形变强化、固溶强化、热处理都是强化金属的手段。