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工业设计概论固溶体固溶体（solid solution）是指由两种或两种以上的金属元素或非金属元素在固态下形成的互溶体系。
其形成过程是在固态下原子之间形成一定的化学吸引力而形成的。
固溶体具有变形性和加工性，进一步地，由于其化学成分控制较为简单，所以可以控制其性能。
在工业生产线上，通过固溶体的应用可以控制材料的强度、硬度和腐蚀性等性质，从而实现产品的各种功能要求。
下面将会详细介绍固溶体的形成过程、常见应用以及未来发展趋势。
一、固溶体的形成过程固溶体是由两种或两种以上的元素在固态下混合形成的，而其形成过程可分为固溶体形成原因和形成机制两个部分。
1. 固溶体形成原因固溶体的形成原因主要有三个方面：（1）相容性相容性好的原子之间可以形成互溶体系。
铜和铝原本不相容，但通过把铝和铜混合熔炼后，得到了一种新的材料——铜铝合金，其强度和韧性都比铜要强。
（2）化学亲和力两种或两种以上元素在化学上存在一定的亲和力，单质在共熔状态下混合后会形成互溶体系。
铜和锌在化学上有一定的亲和力，在熔融状态下，铜和锌可以混合成铜锌合金。
（3）固溶体可以提高原材料性能将低强度材料与高强度材料混合，形成互溶体系可以提高原材料的性能。
高速钢（HSS）是一种添加金属钴（Co）作为互溶体系的材料，其硬度、延展性以及耐腐蚀性都比单种材料要好。
固溶体形成机制通常包括扩散机制和层状交替机制。
（1）扩散机制在共晶状态下，原子会随着温度变化而变化，从而导致原子在两个材料之间扩散，最终形成固溶体。
在这种情况下，两种混合材料中的固溶体形态具有均匀性和连续性。
（2）层状交替机制在体心立方结构下，由于具有较高的亲和性，原子在两个材料之间交替堆积，形成层状结构。
此时，固溶体的形态通常为条带状或点状。
二、固溶体的应用由于固溶体可以控制材料的强度、硬度、韧性等性质，因此其应用领域非常广泛。
下面是一些常见的应用：1. 金属材料中的固溶体工业上使用的各种金属材料几乎都含有一定量的固溶体。
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。
● 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。
1、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，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。
● 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，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。
固溶处理定义:将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
目的：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工或成型。
适用：多种特殊钢，高温合金，特殊性能合金，有色金属。
尤其适用：1.热处理后须要再加工的零件。
2.消除成形工序间的冷作硬化。
