金属间化合物

构成合金的各金属组元间发生化学相互作用，形成晶体结构不同于组元元素的新相.这些新相种类繁多，但它们的单相区均位于相图的中间部位，所以将它们统称为金属间化合物，又称中间相.构成各类中间相的结合键各不相同，可能存在离子键、共价键，但大多为金属键，因此这些相具有一定程度的金属性.典型成分的中间相可以用化学分子式来表示，但不少中间相的单相区可以在一定范围内变化，形成以化合物为基的二次固溶体.金属间化合物在性能上一般是硬而脆的，它们对金属材料的硬度、强度、耐磨性以至脆性都有重要的影响.


钢中的过渡族金属元素之间形成一系列金属间化合物，即是指金属与金属、金属与准金属形成的化合物。其中最主要的有σ相和Lσves相，它们都属于拓扑密排(TcP)相，它们由原子半径小的一种原子构成密堆层，其中镶嵌有原子半径大的一种原子，这是一种高度密堆的结构。它们的形成除了原子尺寸因素起作用外，也受电子浓度因素的影响。
σ相 属于正方晶系，单位晶胞中有30个原子，在二元合金中，σ相形成与下列条件有关：(1)原子尺寸差别不大，σ相中原子半径差别最大的钨一钴系，其原子半径差为12％。(2)其中定有一组元为体心立方点阵(配位数为8)，另一个组元为面心立方或密排六方点阵(配位数为12)。(3)出现于“平均族数”(s+d层电子数)在5．7～7．5范围。二元合金中σ相存在的区域见表3。在三元系中，由于第三组元的加入会影响到σ相形成的浓度和温度范围。通常在含铬不锈钢中出现铁铬σ相，在铁-铬-锰三元系，铁-铬和铬-锰二元系中均可形成σ相，当锰加入不锈钢中，会促进σ相形成，并使其稳定温度范围加宽。许多合金元素都使铁铬。相稳定温度范围增高。铁铬σ相在低于820C稳定，硅促进d相形成并把稳定温度提高到900～960℃，锰和钼可把σ相稳定温度提高到1000℃。
表3二元合金中σ相存在区域
第五族或第六族金属含量 每个原子拥有s+d
合金系
／％(原子分数) 层电子数
V—Mn 24．3％V 6．5
V—Fe 37％～57％V 7．3～6．9
V—Co 40％～54．9％V 7．4～6．8
V—Ni 55％～65％V 7．2～6．7
cr- Mn 19％～24％Cr(800℃) 6．84～6．78
Cr—Fe 43．5％～49％Cr(600 C) 7．1～7．O
Cr-Co 56．6％～61％Cr 7．3～7．2
M0一Fe 47％～50％Mo(1400℃) 7．23～7．1 7
M0一Co 59％～61％Mo(1500 C) 7．4～7．O
Laves相 在二元系中，Layes相是化学式为AB2型的复杂立方或复杂六方点阵的金属间化合物，其组元A的原子半径和组元B的原子半径的比值ra／rb约1．2。Laves相的晶体结构有三种

类型：(1)MgCu2型为复杂立方系。(2)MgZn2为复杂六方系。(3)MgNi2为复杂六方系。电子浓度影响到LaYeS相的晶体结构类型。过渡族金属元素之间的Laves相随着元素原子序数增高，Laves相的晶体类型发生了由复杂立方点阵→复杂六方点阵→复杂立方点阵的转变。并且Laves260相的“平均族数”不超过8。在合金钢中，Laves相是具有复杂六方点阵的MgZn2型，它们是MoFe2、wFe2、NbFe2和TiFe2。在多元合金钢中，原子尺寸较小的锰、铬和镍可取代Laves相中铁原子的位置，原子尺寸较大的合金元素处于A原子的位置，形成化学式为(w，Mo，Nb)(Fe，Ni，Mn，cr)2的复合Laves相。Layes相出现在复杂成分的耐热钢中，是现代耐热钢中的一个强化相。
合金元素在钢的转变中的作用
合金元素对钢的临界点、钢在加热和冷却过程中的转变都有着强烈的影响。钢中加入合金元素经过热处理来影响钢中的转变，改变钢的组织，以得到不同的性能。