材料科学中的相和组织
材科基考点精讲(第3讲 合金相)
第3讲合金相、离子晶体、共价晶体以及聚合物的晶体结构主讲人：高山网学天地网学天地（ ）版权所有一、合金相晶体结构基本概念：合金、合金相（相）、组织合金相分类：固溶体，中间相重点：各类固溶体的定义固溶体与中间相的区别网学天地（ ）版权所有（一）基本概念1.合金（alloy ）：两种或两种以上的金属或金属与非金属经冶炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。
组元—组成合金的基本单元。
组元可以是金属和非金属，也可以是化合物。
2. 组织（structure ）：材料中的直观形貌，可以用肉眼观察到，也可以借助于放大镜、显微镜观察到的微观形貌。
分为：①宏观组织，肉眼或是30倍放大镜所呈现的形貌；②显微组织，显微镜观察而呈现的形貌。
3.相（phase ）：合金中具有同一聚集状态，同一化学成分、同一晶体晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。
网学天地（ ）版权所有()⎧⎧⎧⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎩⎪⎨⎪⎪⎧⎨⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎨⎩⎩⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎧⎪⎨⎪⎩⎩无限固溶体按固溶度分有限固溶体置换式固溶体按溶质原子无序固溶体按原子排列所占位置固溶体的程序性分有序固溶体间隙固溶体：有限固溶体一次固溶体初级固溶体按基体类型二次固溶体（二）固溶体1. 固溶体的定义固溶体：溶质原子以原子态溶入溶剂点阵中组成的单一均匀固态溶体称为固溶体；其最大特点是保持了原溶剂的晶体结构。
2. 固溶体的分类网学天地（ ）版权所有（1）置换固溶体：溶质原子置换溶剂点阵中部分溶剂原子所形成的固溶体。
（2）间隙固溶体：溶质原子以间隙原子的形势存在于溶剂原子的间隙位置的固溶体。
网学天地（ ）版权所有（2）有序固溶体：溶质原子按适当比例并按一定顺序和方向围绕着溶剂原子分布时，这种固溶体被称为有序固溶体。
（3）无序固溶体：溶质原子统计式或者随机的分布在溶剂晶体点阵的任意位置，看不出规律性的固溶体。
（4）一次（边际）固溶体：以纯金属组元作为溶剂的固溶体。
（5）二次（中间）固溶体：以化合物作为溶剂的固溶体。
相与组织
组成材料最基本的、独立的物质为组元。
组元可以是纯元素，如金属元素Fe、Cu、Al等，也可以是非金属元素，C、N、O等，也可以是化合物，如等。
材料可以由单一组元组成，如纯铁，纯铜，石英( )等，也可以由多种组元组成，如钢（Fe、C二种组元组成）。
多组元组成的化合物在不同的条件下的微观组织结构可以不同，结果这些化合物表现出来的性能也差异甚大，如常见的钢和铸铁，虽然它们都是由Fe、C二种元素组成，但钢在受到拉伸载荷时，可以产生较大的变形，而铸铁则不能，因此它们的应用场合也十分不同。
这种相同组元在不同物理化学条件下可以成为不同材料的规律为人们研制新材料指明了方向。
这种规律是由一种称之为“相图”的图来表征的，它表示了材料相的状态和温度、成份的综合关系。
在这一节中，我们将对相图做一简要介绍，使大家体会到材料微观世界中影响性能的又一层次--相和组织。
相是指系统中的物质结构均匀的部分。
气体在平衡条件下，不论有多少组分，都是均匀的，因此气相只有一种，固体内部就比较复杂了，在固体材料中，具有同样聚集状态，同样原子排列特征性质,并以界面相互隔开的均匀组成部分称之为“相”。
相可以是单质，也可以是化合物。
材料的性能与各组成相的性质、形态、分布和数量直接有关。
人们还常将用肉眼观察到的或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态、分布的图象统称为组织，用肉眼和放大镜观察到的为宏观组织，用显微镜观察到的为显微组织，用电子显微镜观察到的为电显微组织。
图2－54a为Al铸锭的宏观组织（横截面），从中我们可以看到液态Al在凝固时形成的晶粒形状，在靠近铸模的部分是细的等轴晶，然后是一些柱状晶，在中间部分是一些粗大的等轴晶，如果冷却条件不同，这些不同形状的晶粒的大小和分布就不一样，进而导致材料的性能不同。
这个Al锭是纯Al ，所有的晶粒都是同样的相，这种组织为单相组织。
材料也可由不同相组成此时的组织为多相组织。
图2-54b，是一张显微组织照片，里面有两种颜色，表示有两种相，白色的为铁素体，即α-Fe，黑色的为化合物，称之为渗碳体。
材料科学与工程第二章 固体结构 3 合金相.
一定的点阵位置，呈有序排列。
d. 中间相的性能明显不同于各组元的性能，一般是硬而脆的。
中间相是许多合金中重要的第二相，其种类、数量、大小、形 状和分布决定了合金的显微组织和性能。
e. 中间相的形成也受原子尺寸、电子浓度、电负性等因素的影
20
同一周期自左至右 电负性逐渐增大，
4
O 相 对 电 负 性 F
同一主族自上至下 电负性逐渐减小，
Cl Br Ru Cu As Zn Sc Mn Ca K Rb In Y Sr Cs Ba I S P Si Al Mg
3
H
N C
2
B Be
1
Li
Na
0
0
10
20
原子序数
30
40
50
60
21
(d) 原子价因素（电子浓度）： 原子尺寸因素较为有利的时候，某些一价金属Cu、Ag、Au为 基的固溶体中，发现随着溶质原子价的增大，其溶解度减少。 电子浓度：合金中价电子数目与原子数目的比值
固溶体分类
(1)按溶质原子在点阵中所占位置分为： 置换固溶体(substitutional solid solution)：溶质原子 置换了溶剂点阵中部分溶剂原子。 间隙固溶体(interstitial solid solution) ：溶质原子分 布于溶剂晶格间隙中。 (2)按溶质原子在溶剂原子中溶解度分类： 有限固溶体：在一定条件下，溶质原子在溶剂中的溶解 量有一个上限，超过这个限度就形成新相。 无限固溶体：溶质原子可以任意比例溶入溶剂晶格中形 成的。如: Cu—Ni Au—Ag Ti—Zr· · · · ，结构相同。
工程材料 部分名词解释
机械工程材料名词解释
固溶体：指合金在固态下，组元间能相互溶解而形成的匀金相。
置换固溶体:指溶质原子占据了部分溶剂晶格节点位置而形成的固溶体。
间隙固溶体：指溶质原子溶入溶剂晶格的间隙而形成的固溶体。
金属化合物：指合金组元间发生相互作用而形成的具有金属特性的一种新相。
晶体:内部原子规则排列的物质，排列方式多种。
晶向：在晶体中，任意两个原子间的连线称为原子列，其所指方向称为晶向。
晶面：有一系列原子所组成的平面
合金：指有两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。
组元：组成合金最基本的、独立的单元
二元合金：由两个组元组成的合金
多元合金：由多个组元组成的合金
相：指合金中化学成分相同、晶体结构相同并有界面有其他部分分开的均匀组成部分。
组织：指用显微镜观察到的材料内部的微观形貌。
金属间化合物：合金中溶质含量超过固溶体的溶解极限后，会形成晶体结构和特性完全不同于任一组元的新相。
（是金属与金属，或金属与非金属之间形成的具有金属特性的化合物的总称。
）。
合金材料中的组织相与力学性能研究
合金材料中的组织相与力学性能研究合金是由两种或更多种金属或非金属元素混合而成的材料，具有优异的力学性能，广泛应用于工业生产中。
在合金材料中，组织相是其重要组成部分，对其力学性能具有重要影响。
因此，对合金材料中的组织相与力学性能进行研究，对于改善合金材料的性能和应用具有重要意义。
合金的组织相是指合金中各种物质的相对存在量和分布方式。
合金的组织相是通过材料的热处理、沉淀、固溶等过程形成的。
不同的组织相具有不同的力学性能，如硬度、强度、韧性和耐腐蚀性等。
因此，研究合金材料中的组织相，可以为合金的设计和应用提供重要的理论指导。
在研究合金材料中的组织相与力学性能方面，一种常用的方法是通过金相显微镜观察合金的组织结构。
金相显微镜可以通过对金属材料进行切割、打磨和酸蚀等工艺，观察并分析合金材料中各种组织相的存在形式和分布情况。
通过金相显微镜的观察，可以对合金材料中的组织相进行定性和定量分析，并进一步研究组织相对合金材料力学性能的影响。
另一种研究方法是通过力学测试仪器进行力学性能的测试。
力学测试仪器可以通过施加压力、拉伸、弯曲和剪切等方式对合金材料进行力学性能测试。
通过这些测试可以获得合金材料的硬度、强度、韧性和延展性等重要力学性能指标。
结合金相显微镜的观察结果和力学性能测试结果，可以进一步研究组织相与合金材料力学性能之间的关系。
在合金材料中，还存在一些其他的组织结构，如纳米晶、孪晶和粗晶等，这些组织结构对合金材料的力学性能也有重要影响。
因此，研究合金材料中的这些纳米结构对力学性能的影响，也是当前研究的热点之一总结起来，研究合金材料中的组织相与力学性能有着重要的意义。
通过金相显微镜的观察和力学性能测试，可以揭示合金材料中组织相的存在形式和分布情况，并研究其与力学性能的关系。
这对于改善合金材料的力学性能和指导合金材料的设计和应用具有重要意义。
随着研究技术的发展，我们对合金材料中组织相与力学性能的研究将会更加深入，为合金材料的应用和发展提供更有力的支撑。
材料的相结构
1.置换式
2.间隙式 溶质原子一般均大于间隙——撑开——点阵常数增大
(五)固溶体的性质
固溶体的硬度、强度往往高于组成它的各
组元，而塑性则较低，这种现象就称为固溶强化。 强化的程度(或效果)不仅取决于它的成分，还取 决于固溶体的类型、结构特点、固溶度等一系列 因素。
固溶强化的特点及规律如下：
（4）电子浓度因素（原子价因素）：电子浓度↓（价电子总数/原子总数），有利于溶
入
2.间隙式固溶体
形成条件 ——溶质原子尺寸与溶剂晶体结构间隙尺寸相近 影响间隙固溶体溶解度的因素
溶质原子尺寸 溶剂晶体中的间隙形状和大小
半径小于0.1 nm的非金属
元素，如C、H、B、O、N通常
会溶入到溶剂金属晶体点阵中
(三)固溶体的均匀性
同类、异类原子间亲合力相同 -使原子随机分布 ——无序分布 同类原子亲合力大、异类间小 -同类原子偏聚 ——偏聚分布 同类原子亲合力小，异类间大 -相间排列 ——有序排列
有序固溶体和无序固溶体之间可以相互转变。 当有序固溶体加热到某一临界温度时，将转变为无 序固溶体。而在缓慢冷却到这个临界温度时，又可
的间隙内而形成固溶体。由于
间隙数量和尺寸有限，所以只
能形成有限固溶体。
bcc Fe与fcc Fe的对比：
体心立方体的致密度虽然低于面心立方，但是
因为它的间隙数量多，因此单个间隙半径反而比面心
立方的小。若以同样大小的间隙原子填人，将产生较
大畸变。因此碳原子在-Fe中的固溶度(质量分数)比在 -Fe中要大得多(碳原子在-Fe的最大溶解度的质量分 数为0.0218wt％)。
“相”及“组织”概念的定义
“相”及“组织”概念的定义赵杰;叶飞;王清;齐民【摘要】“相”与“组织”是材料类课程中非常重要的概念，在目前的材料科学基础和工程材料教材中，相关概念的定义各有千秋。
根据目前一些教材中的定义及教学过程中的体会，阐述了这两个重要概念应有的内涵，并提出“相”与“组织”的定义。
%There are two important concepts in the course of fundamentals of materials science: "phase" and what is named as "zuzhi-structure". There are various deifnitions for these concepts in different textbooks. The current paper discusses the very basic meaning of these two concepts based on some typical Chinese and English textbooks and references. The deifnition for these two concepts are also proposed for judgement of colleague.【期刊名称】《中国现代教育装备》【年(卷),期】2013(000)019【总页数】2页(P40-41)【关键词】材料科学基础;相;组织;概念【作者】赵杰;叶飞;王清;齐民【作者单位】大连理工大学材料学院辽宁大连 116085;大连理工大学材料学院辽宁大连 116085;大连理工大学材料学院辽宁大连 116085;大连理工大学材料学院辽宁大连 116085【正文语种】中文“相”与“组织”是材料类课程中非常重要的概念，又是在教师讲授和学生学习过程中常常讲不明白，需要反复举例让学生体会领悟的概念。
材料科学基础 (上海交通大学)PPT课件
注:计算时过渡族元素时价电子数视为0。
电子浓度、相、结构对应关系如下：
C电子==7/4（即21/12） ε 密排六方结构
C电子==21/13
γ 复杂立方结构
C电子==3/2（即21/14） β 体心立方结构
β－Mn 复杂立方或密排六方结构
电子价化合物具有金属特性,具有高熔点、高硬度但塑性低,与固 溶体适当搭配使合金得到强化最,作新课为件 非Fe合金中重要组成相。 28
特点： ①由配位数为12、14、15、16的配位多面体堆垛而
成； ②呈层状结构。 类型：①Lavs相
②σ相
最新课件
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Lavs相
形成的条件：
（1）原子尺寸因素。A原子半径略大于B原子，其 理论值为rA/rB=1.255，而实际比值约在 1.05～1.68之间；
（2）电子浓度。一定的结构类型对应着一定的电 子浓度。 Lavs相形晶体结构有三种类型。典型 代表为MgCu2、MgZn2、MgNi2,与电子浓 度对应关系见表2.12（P52）
最新课件
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2.3.2 中间相
➢ 中间相是合金组元间发生相互作用而形成的一 种新相,它可以是化合物,也可以是以化合物为基 的固溶体(二次固溶体),一般可以用化学分子式 来表示,但不一定符合化合价规律。
➢ 中间相中原子的结合方式为金属键与其它结合 键相混合的方式。它们都具有金属特性。
➢ 中间相如：钢中Fe3C、铝铜合金中CuAl、黄 铜中CuZn、半导体中GaAs、形状记忆合金中 NiTi和CuZn、核反应堆材料中Zr3Al、储氢能 源材料中LaNi5等。
结构。例如:A2B型 Mg2Pb Mg2Sn Mg2Ge Mg2Si AB型 MgS MnS FeS
正常价化合物在常温时有很高的硬度和脆性。在工业合金中,能 起到提高材料强度和硬度的作用,称为强化相。如Al－Mg－Si 合金中Mg2Si；但有时也是有害相,如钢中FeS会引起钢的脆性。
铁碳合金中相与组织组成物
第二章碳钢
第2节铁碳合金中的相和组织组成物
铁碳合金中的相及相图的基本概念
相——指系统中具有同一聚集状态、同一化
学成分、同一结构并以界面相互隔开的均匀
（或连续变化）组成部分
合金中的相：包括固溶体，化合物
铁和碳的相互作用
铁与碳形成固溶体
固溶体：就是固体溶液，是溶质原子溶入溶剂中所形成的晶体，保持溶剂元素的晶体结构
固溶体中的点阵畸变
铁素体（F 或α）——碳原子固溶在α -Fe 中的间隙固溶体
铁素体的晶体结构—BCC
铁素体的最大固溶度—0.0218 wt. % (727℃)
奥氏体（A 或γ）——碳原子固溶在γ -Fe 中的间隙固溶体
奥氏体的晶体结构—FCC
奥氏体的最大固溶度—2.11 wt. % (1148℃)
固溶强化—通过溶入某种合金元素形成固溶体而使材料强度、硬度增加,而塑性和韧性下降的现象
渗碳体的晶体结构
熔点高1227℃，w c=6.69%；硬度高，HV800，塑性低≈0
Fe3C对合金性能的影响
渗碳体能提高合金的硬度、耐磨性，降低合金的塑性和韧性。
铁碳合金中的相：铁素体、奥氏体和渗碳体(也包括石墨）
由于FCC的间隙比BCC大，所以γ的溶碳能力比α大
a) BCC（铁素体)b) FCC（奥氏体）。
相与组织的概念
相与组织的概念一、相的概念在金属或合金中，凡化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其它部分分开的均匀组成部分叫做相。
液态物质为液相，固态物质为固相。
固态合金中有两类基本相：固溶体和金属化合物1.固溶体合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。
与固溶体晶格相同的组元为溶剂，一般在合金中含量较多；另一组元为溶质，含量较少。
固溶体用α、β、γ等符号表示。
A、B组元组成的固溶体也可表示为A(B), 其中A为溶剂, B 为溶质。
例如铜锌合金中锌溶入铜中形成的固溶体一般用α表示, 亦可表示为Cu(Zn)。
2.金属化合物合金组元相互作用形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相即为金属化合物, 或称中间相。
金属化合物一般熔点较高, 硬度高, 脆性大。
合金中含有金属化合物时, 强度、硬度和耐磨性提高, 而塑性和韧性降低。
二、组织的概念将一小块金属材料用金相砂纸磨光后进行抛光, 然后用侵蚀剂侵蚀, 即获得一块金相样品。
在金相显微镜下观察，可以看到金属材料内部的微观形貌。
这种微观形貌称做显微组织(简称组织)。
组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成。
金属材料的组织可以由单相组成，也可以由多相组成。
例如, 图(a)为纯铁的室温平衡组织。
这种组织叫铁素体，由颗粒状的单相α相(也称铁素体相)组成。
图(c)是碳质量分数为0.77%的铁碳合金的室温平衡组织, 叫珠光体。
它是由粗片状的α相和细片状的Fe3C相两相相间所组成。
(a) 0.01%C 铁素体 500倍(b) 0.45%C 铁素体+珠光体 500倍(c) 0.77%C 珠光体 500倍(d) 1.2%C 珠光体+二次渗碳体500倍三、相与组织的区别相：是指合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分；组织：是指合金中有若干相以一定的数量、形状、尺寸组合而成的并且具有独特形态的部分。
铁渗碳体相图中所有的物质都是由渗碳体和铁素体构成的，这两个是相，但由于结晶方式的不同，它们两个的形态，相对数量会有所不同，造成宏观上形貌的不同，即构成不同的组织了。
＂相＂及＂组织＂概念的定义
成 的系统 ，在 一定的外 部约束 条件 的作用下达到平衡
时 ，系 统 内形 成 一个 或 多个 相 互 区别 的 均匀 区域 。 具 有 同样 结 构与 性 质 的 均匀 区域 便 构 成 一 一 个相 。 以上 定 义 对 “ 相 ”从 不 同 角度 进 行 了叙 述 ，但 细 致 分 析 ，应 该 说 不 是很 准 确 ，仍 然 存 在 问题 。例 如 ， 按照这些概念 ， “ 相 ”是 “ 部 分 ”或 者 “ 区域 ” ， 这
ｈ ｏ ｍｏ ｇ ｅ ｎ ｏ ｕｓ ｐｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｔ ｈ ａ ｔ ｈ ａ ｓ ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ
使用最 为频繁 的概念之 ‘ ， ‘ 些教材 中对其有 明确 的
定义 ，而 有 些 教材 中 则 定义 不 明确 。对 于 有 明确 定 义
“ 相 ”与 “ 组 织 ”是 材 料 类 课 程 中 非 常 重要 的 概 念 ， 又 是 在 教 师 讲 授 和 学 生 学 习 过 程 中 常 常 讲 不 明 白 ， 需 要 反 复 举 例 让 学 牛 体 会 领 悟 的 概 念 。在 目前
中 ，词 条 “ 相 ” 的 定义 是 ：一 个 由大 量 原子 或 分 子 组
织 ” 的定 义 。
关 键 词 ：材 料 科 学 基 础 相 组织 概 念
Ａｂ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｉ ｆ ｎｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ” ｐｈ ａ ｓ ｅ ”ａ ｎ ｄ” ｚ ｕｚ ｈ ｉ 。 ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ”
Ｚ ｈ ａ ｏ Ｊ ｉ ｅ ， ＹｅＦ ｅ ｉ ， Ｗａ ｎ ｇＱｉ ｎ ｇ ， Ｑｉ Ｍｉ ｎ
Ｄａ ｌ ｉ ａ ｎ ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｄａ ｌ ｉ ａ ｎ ， １ １ ６ ０ ８ ５ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ
材料科学基础-第五章-材料的相结构及相图-PPT
Mg2Si
Mg—Si相图
(2)电子化合物
由ⅠB族或过渡金属元素与ⅡB，ⅢB，ⅣB族元素
形成的金属化合物。
不遵守化合价规律，晶格类型随化合物电子浓度而
变化。
电子浓度为3/2时： 呈体心立方结构（b相）；
电子浓度为21/13时：呈复杂立方结构（g相）；
电子浓度为21/12时。呈密排六方结构（e相）；
体。
III. 电负性差因素
IV. 两元素间电负性差越小，越易形成固溶体，且形
成的固溶体的溶解度越大；随两元素间电负性差
增大，固溶度减小。
1）电负性差值ΔX<0.4~0.5时，有利于形成固溶体
2）ΔX>0.4~0.5，倾向于形成稳定的化合物
IV. 电子浓度因素
V. 电子浓度的定义是合金中各组成元素的价电子数总
子的价电子数恰好使负离子具有稳定的电子层
结构。
金属元素与周期表中的ⅣA，ⅤA，ⅥA元素
形成正常价化合物。
有较高的硬度，脆性很大。
例如：Mg2Si、Mg2Sn、Mg2Pb、MgS、MnS等
(1)正常价化合物
正常价化合物的分子式只有AB，A2B或AB2两种。
常见类型：
NaCl型
CaF2型
Cu原子形成四面体(16个)。
每个镁原子有4个近邻镁原子和12个近邻铜原子；
每个铜原子有6个近邻的铜原子和6个近邻的镁原子
。
Cu
Mg
II. 拉弗斯（Laves）相
②MgZn2型：六方晶系。
Mg原子形成硫锌矿结构；Zn原子形成四面体。
每个Mg原子有4个近邻Mg原子和12个近邻Zn原
子。
每个Zn原子有6个近邻Zn原子和6个近邻Mg原子
材料学中的相
材料学中的相
相是指固态物质中的同质区域，其具有一定的化学成分和晶体结构。
材料学中的相是指材料中的微观结构，对于材料的性质和应用都有重要影响。
常见的材料相包括晶粒、晶界、孪晶、位错、固溶体、相分离等。
晶粒是材料中的晶体单元，晶界是相邻晶粒之间的界面，孪晶是由晶体结构的变形形成的双晶，位错是晶体中的线状缺陷，固溶体是由两种或多种金属元素组成的固体溶液，相分离是不同化学成分的相在固态材料中的分离。
相的存在对材料的性质有重要影响。
例如，晶粒大小对材料的强度、塑性、韧性等力学性能有影响；晶界能够影响材料的腐蚀、氧化等化学性质；相分离能够影响材料的导电性、磁性等电学性质。
因此，在材料的制备和应用过程中，需要对材料的相进行精细控制，以达到期望的性能。
同时，材料学中的相也是材料科学和工程领域的研究热点之一，研究相的形成、演化、控制等问题也是重要的课题之一。
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材料学中的相和组织
相：是指合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分；
组织：是指合金中有若干相以一定的数量、形状、尺寸组合而成的并且具有独特形态的部分。
相（phase）体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。
相与相之间在指定条件下有明显的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。
体系中相的总数称为相数，用P 表示。
比如铁渗碳体相图中所有的物质都是由渗碳体和铁素体构成的，这两个是相，但由于结晶方式的不同，它们两个的形态，相对数量会有所不同，造成宏观上形貌的不同，即构成不同的组织了。
如珠光体和莱氏体，它们本质都是由两种相构成，但是比例不同，当然形貌不同，它们就是不同的组织。
（1）相与相之间有界面，各相可以用物理或机械方法加以分离，越过界面时性质会发生突变。
（2）一个相可以是均匀的，但不一定只含一种物质。
体系的相数P∶
气体：一般是一个相，如空气组分复杂。
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。
但如果是固溶体时为一个相。
固溶体：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。
在固溶体晶格上各组分的化学质点随机分布均匀，其物理性质和化学性质符合相均匀性的要求，因而几个物质间形成的固溶体是一个相。
系统中物理状态、物理性质和化学性质完全均匀的部分称为一个相（phase）。
系统里的气体，无论是纯气体还是混合气体，总是一个相。
若系统里只有一种液体，无论这种液体是纯物质还是（真）溶液，也总是一个相。
若系统中有两种液体，如乙醚与水，中间以液-液界面隔开，为两相系统，考虑到乙醚里溶有少量水，水里也溶有少量乙醚，同样只有两相。
同样，不相溶的油和水在一起是两相系统，激烈振荡后油和水形成乳浊液，也仍然是两相（一相叫连续相，另一相叫分散相）。
不同固体的混合物，是多相系统，如花岗石（由石英、云母、长石等矿物组成），又如无色透明的金刚石中有少量的黑色的金刚石，都是多相系统。
相和组分不是一个概念，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。
一般而言，相与相之间存在着光学界面，光由一相进入另一相会发生反射和折射，光在不同的相里行进的速度不同。
混合气体或溶液是分子水平的混合物，分子（离子也一样）之间是不存在光学界面的，因而是单相的。
不同相的界面不一定都一目了然。
更确切地说，相是系统里物理性质完全均匀的部分。
铁碳合金相图中的相有：铁素体、奥氏体、渗碳体三种。
铁碳合金相图中的组织有：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体、索氏体、托氏体、贝氏体、马氏体、回火马氏体、魏氏组织。
其中铁素体、奥氏体、渗碳体三种既是相也是组织，具有双重身份，其他的都是混合物。
如何区分？
1、根据含碳量：铁素体含碳0~0.0218%，奥氏体0~2.11%，渗碳体6.69%，
2、根据冷却速度：珠光体、索氏体、托氏体、贝氏体、马氏体一个比一个冷速快。
3、根据相变反应：珠光体是共析转变产物、莱氏体是共晶转变产物。
4、根据金相分析，这是最主要的区分方法：不同的组织形态不同，有很大区别，比如：珠光体、索氏体、托氏体都是层片状且一个比一个细，贝氏体是黑色针状或羽毛状、马氏体是板条状或片状，魏氏组织是分布着针状物质等等。
铁素体、渗碳体、奥氏体都是碳钢的基本相，是单一组织，可以独立存在，因此也是铁碳合金中的组织。
而珠光体、莱氏体不是单一相，是属于多相组成的机械混合物，因此，只能是铁碳合金的组织。
所以，铁素体是相，因其有时独立存在于碳钢，因此也属于组织。
组织：microstructure;相： phase.
从英文可以看出，组织侧重于微观结构，而相侧重于物质存在的方式和状态。
如果是单相金属，如铁素体不锈钢；说铁素体是组织也可以，相也可以。
如双相钢如 2205型铁素体加奥氏体，就是说双相钢，而不能说双组织钢。
实际很多都是约定成俗的说法，没有确切的道理，就和行业内人士说淬火是 ZHAN火一样。
合金
合金不是一般概念上的混合物，甚至可以是纯净物，如单一相的金属互化物合金，所添加合金元素可以形成固溶体、化合物，并产生吸热或放热反应，从而改变金属基体的性质。
不同于纯净金属的是，多数合金没有固定的熔点，温度处在熔化温度范围间时，混合物为固液并存状态。
因此可以说，合金的熔点比组分金属低。
参见低共熔混合物。
(1)混合物合金（共熔混合物），当液态合金凝固时，构成合金的各组分分别结晶而成的合金，如焊锡、铋镉合金等；
(2)固熔体合金，当液态合金凝固时形成固溶体的合金，如金银合金等；
(3)金属互化物合金，各组分相互形成化合物的合金，如铜、锌组成的黄铜（β-黄铜、γ-黄铜和ε-黄铜）等。
纯晶体，所有不同种类的原子都有确定的位置，高度有序；通常称为化合物。
固溶体：可以将某一成份理解为掺杂，而掺杂原子在固溶体中是无序的，它有两种情况，其一是掺杂原子替代原原子，形成无序替代；其二是掺杂原子进入原晶格空穴，且无序占据。
固溶体不能称为化合物。