工程材料第四章

2、组元
》
料 组成合金最基本、独立的物质称为组元 ，是组成
材 合金的元素，但也可以是化合物，有二元、三元等。
3、相
程
工 合金组织中成分、结构和性质相同的部分，有相界
械 面分开，是合金组织最基本的组成部分。
机
2015-3-31
3
机机械械工工程程材材料料精精品品课课程程
军 第一节 合金的相结构 杜
4、合金系
工
械 无序分布
偏聚分布
短程有序分布
机
2015-3-31
8
机机械械工工程程材材料料精精品品课课程程
第一节 相结构
2、固溶体的性能
军 杜
固溶强化：
件
课 溶入溶质原子形成固溶体而使金属强度、硬度升高。
》 溶质原子%↑，σb、HB↑,ψ、αk↓
料 固溶强化效果：间隙固溶体＞置换固溶体。
材 产生原因：1）晶格畸变，位错运动受阻 程 2）位错钉扎 工
械 量、大小及分布相组合，构成不同的合金组织状态。
机
2015-3-31
4
机机械械工工程程材材料料精精品品课课程程
军 第一节 合金的相结构 杜
珠光体：由α与Fe3C组
成的层片状机械混合物
件
课
》
材料 奥氏体不锈钢的显微组织
合金性能
程组织性质
组成相性质。
工 合金化在提高金属材料性能方面的贡献，主要取决于组
合金相结构
件 课
相律和杠杆定律
》
料 常见的二元合金相图——匀晶、共晶、包晶、共析 材
程 根据相图分析平衡结晶过程
工 非平衡结晶及组织
械
机
2015-3-31
2
机机械械工工程程材材料料精精品品课课程程
军 第一节 合金的相结构 杜
几个重要概念
1、合金
件 两种或两种以上的金属，或金属与非金属元素组成
课 的具有金属特性的物质, 如铁碳合金等;
机
2015-3-31
军 杜
件 第一节 合金的相结构
课 第二节 二元合金相图的建立
》 第三节 匀晶相图
料 第四节 共晶相图
材 第五节 包晶相图 程 第六节 相成稳定化合物的相图 械工 第七节 合金的性能和相图关系
机
2015-3-31
1
机机械械工工程程材材料料精精品品课课程程
军 第四章 合金的相结构与二元合金相图 杜
主要内容
引电子的能力弱，元素的化合价为正值；电负性大的元素在化合物中吸引电子
材 的能力强，元素的化合价为负值。 程 （3）判断分子的极性和键型。电负性相同的非金属元素化合形成化合物
时，形成非极性共价键，其分子都是非极性分子；电负性差值小于1.7的两种元
工 素的原子之间形成极性共价键，相应的化合物是共价化合物；电负性差值大于 械 1.7的两种元素化合时，形成离子键，相应的化合物为离子化合物。
工 (WC,TiN）。
械 ● 原子半径比rx/rm >0.59：复杂结构的间隙化合物（ Fe3C)
机
2015-3-31
11
机机械械工工程程材材料料精精品品课课程程
电负性（Electronegativity）
军
杜
又称为相对电负性，综合考虑电离能和电子亲合能。 1932年由鲍林引
入，用来表示两个不同原子形成化学键时吸引电子能力的相对强弱，是元素的
料 置换固溶体
固溶体
基本相结构
间隙固溶体
材电子化合物 程 金属化合物 正常价化合物
工 间隙化合物 间隙化合物 械 复杂结构间隙化合物
机
2015-3-31
6
机机械械工工程程材材料料精精品品课课程程
一、固溶体
第一节 相结构
军 杜
—— 组元间相互溶解，溶质原子溶入固态溶剂。
特点：保持溶剂晶格类型
件
1、分类
● 具有一定的金属性质，又称金属间化合物。
材料 ● 性能特点：三高 (高熔点、高硬度、高脆性)
程 1、正常价化合物
Hale Waihona Puke Baidu
工 具有严格的化合比，复合原子价规律，成分固定，可用分
械 子式表示。受电负性因素控制
机
2015-3-31
10
机机械械工工程程材材料料精精品品课课程程
第一节 相结构
2、电子化合物
军 杜
按照电子浓度的比值形成化合物，不遵守原子价规律 。受
件 原子在分子中吸引共用电子的能力。 “电负性是元素的原子在化合物中吸引电
子能力的标度”。元素电负性数值越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能
课 力越强；反之，电负性数值越小，相应原子在化合物中吸引电子的能力越弱。
（1）判断元素的金属性和非金属性。电负性大于1.8：非金属元素；小于
》 1.8：金属元素；1.8左右的元素既有金属性又有非金属性。 料 （2）判断化合物中元素化合价的正负。电负性数值小的元素在化合物吸
元间的相互作用，并通过所形成的合金相及其组成的各种不
械 同的组织状态来体现 —— 金属材料强化的重要手段。
机
2015-3-31
5
机机械械工工程程材材料料精精品品课课程程
军 第一节 合金的相结构 杜
晶体结构、原子结构不同、 组元相互作用不同——不同相结构
三种作用形式
组元间相互溶解，但不反应
件 组元间相互反应 》课 组元间既不溶解，也不反应
课
》 (1)按溶质原子在晶格中的位置：置换固溶体 、 间隙固溶体
料
材
程
工
械 间隙固溶体
置换固溶体
机
2015-3-31
7
机机械械工工程程材材料料精精品品课课程程
第一节 相结构
(2) 按固溶度: 有限固溶体、无限固溶体
军 杜
件
课
》 (3) 按相对分布: 有序固溶体、无序固溶体
料
材
无序分布
程 偏聚分布
短程有序分布
电子浓度因素控制
件
3、间隙化合物
课 受原子尺寸因素控制，通常由过渡族金属与原子半径很小 》 的非金属元素组成，如H、N、C、B等。 料 ● 原子半径比rx/rm<0.59：间隙相
材 简单结构，满足简单分子式(M4X,M2X,MX,MX2),成分可 程 变熔点、硬度↑，是高合金工具钢和硬质合金的重要强化相
械 三种强化：细晶强化、形变强化、固溶强化
机
2015-3-31
9
机机械械工工程程材材料料精精品品课课程程
第一节 相结构
二、金属化合物
军 杜
合金组元间按一定比例发生相互反应而形成化合物，如
件 Fe3C、CuAl2等。 课 ● 晶格类型与性能均不同于任一组元。
》 ● 一般可用分子式表示，有些成分可在一定范围内变动。
由给定组元配制的一系列成分不同的合金，组成一个合
金系统。
件
课 5、组织 》 用肉眼或借助各种不同放大倍数的显微镜所观察到的金
料 属材料内部的情景，包括晶粒的大小、形状、相对数量和
材 相对分布。——常称之为具有特殊形态的微观形貌
程 相是合金组织基本组成部分:由于合金的成分及加工、 工 处理等条件不同，其合金相将以不同的类型、形态、数