合金的概念和详细解读
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合金知识点总结一、合金的定义和分类合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属经过一定比例或相应工艺混合而成的固态材料。
合金通常具有比单一金属更好的特性,如硬度、强度、融点等。
合金的分类:1.按组成元素分:可分为金属合金和非金属合金。
金属合金即由两种或两种以上的金属元素组成,如铝合金、铜合金等;非金属合金由金属与非金属元素组成,如钢、不锈钢等。
2.按合金成分分:常见的包括铜合金、铝合金、镁合金等。
3.按金属晶体结构分类:如共晶合金、固溶硬化合金、淬火淬硬合金等。
二、合金的制备方法1.熔融法:将各种金属按一定比例混合熔化后急冷而成。
这种方法应用广泛,制备工艺简单,易控制成分,同时能得到致密、均匀的组织。
但成本较高,适用于高附加值的产品。
2.粉末冶金法:将原料金属粉末经过混合、压制、烧结等多道工序制备成合金。
此法制得的合金具有较高的成分均匀度和较好的尺寸精度,适用于精密零件的制造。
3.溶液处理法:将金属溶解后添加其他元素,然后再进行冷却凝固。
这种方法适用于对组织和性能要求高的合金。
三、合金的性能1.力学性能:合金的力学性能一般比单一金属优异,如强度、硬度、塑性等。
2.导电性和导热性:合金的导电性和导热性主要取决于其组成元素以及相互之间的相对含量,一般来说,金属合金的导电性和导热性会受到影响。
3.耐腐蚀性:合金的耐腐蚀性主要取决于其组成元素和相互之间的作用,因此,不同种类的合金在不同的环境下有着不同的耐腐蚀性。
4.热性能:合金的融点、热膨胀系数、热导率等热性能也受到其组成元素的影响。
四、常见的合金及其应用1.铝合金:具有较高的强度和轻量化的特点,广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
2.铜合金:具有良好的导电性和热传导性,被广泛应用于电气、导热器材料等领域。
3.不锈钢:具有较好的耐腐蚀性和机械性能,广泛应用于建筑、化工、医疗器械等领域。
4.钢:广泛应用于机械制造、建筑、船舶等领域。
五、合金的发展趋势1.轻量化:随着现代工业对材料轻量化的需求不断增加,合金的轻量化趋势将会更加明显。
九年级化学合金的知识点化学合金是指由两种或两种以上的金属或无机非金属物质按照一定比例混合而形成的一种新材料。
它综合了各种金属或非金属的优点,具有较高的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
在本文中,我们将探讨九年级化学中关于合金的相关知识点。
一、合金的定义和分类合金是由金属与金属、金属与非金属或者多种金属与非金属按一定比例混合而成的物质。
根据成分不同,合金可以分为均质合金和非均质合金两类。
1. 均质合金:均质合金是指组成相同的固溶体,无法将其分解成不同的组分。
常见的均质合金有黄铜、白银和钢等。
2. 非均质合金:非均质合金是由金属晶体和金属间化合物组成的。
这种合金相对于均质合金来说,具有更高的强度和硬度。
例如,铝合金、镁合金和不锈钢均属于非均质合金。
二、合金的制备方法合金的制备方法多种多样,下面我们介绍几种常见的方法。
1. 熔融法:熔融法是一种常见的制备合金的方法。
将两种或多种金属熔化后混合均匀,然后冷却并成型,就可得到所需的合金。
2. 粉末冶金法:粉末冶金法是指将金属粉末和添加剂混合,并进行压制与烧结制成的制备方法。
这种方法可以制备出颗粒细小、均匀分布的合金。
3. 等离子喷涂法:等离子喷涂法是一种在高温条件下将金属粉末通过等离子弧电流加热熔融,然后喷涂到基体表面形成合金涂层的方法。
三、合金的应用领域由于合金具有优异的性能,被广泛应用于各个领域。
1. 工业制造领域:合金在工业制造领域中有着广泛的应用,例如汽车、飞机、机械设备等。
合金具有较高的强度和耐磨性,能够提高产品的使用寿命和性能。
2. 电子领域:合金在电子领域中也有着重要的应用,如电子元器件、电路板等。
合金能够提供良好的导电性能和稳定性。
3. 医疗领域:合金在医疗领域中有着广泛的应用,例如人工关节、牙科种植等。
合金能够提供生物相容性,减少对人体的影响,具有良好的生物性能。
四、合金的性能与特点合金相对于单一金属来说,具有一些独特的性能和特点。
1. 强度高:合金中的金属晶体之间具有较高的结合力,使得合金的强度更高。
合金的概念及优点合金是由两种或两种以上金属元素组成的固态材料。
合金常常具有比单一金属更优越的性能和特点。
下面将详细介绍合金的概念以及其优点。
概念:合金是由不同金属元素或金属元素与非金属元素按照一定比例混合而成的固态材料。
合金在金属材料中占有重要地位,广泛应用于各个领域,如工业制造、建筑、电子、航空航天、医疗等。
根据成分组成,合金可分为二元合金、多元合金和复合材料。
优点:1. 强度和硬度提高:相比于单一金属,合金通常具有更高的强度和硬度。
这是因为合金中的不同金属元素之间的原子排列会造成晶格畸变,从而增加了材料的强度和硬度。
例如,钢是碳和铁的合金,具有比铁更高的强度和硬度。
这使得合金在制造航空发动机、建筑结构、汽车零件等领域中得以广泛应用。
2. 耐腐蚀性增强:合金通常具有更好的抗腐蚀性能,可以在恶劣环境中长期使用。
通过改变合金的成分和比例,可以使合金对酸、碱、盐等一些腐蚀介质具有较强的耐蚀性。
例如,不锈钢是铁、铬、镍等金属的合金,具有抗氧化、耐蚀的特性,因此在制作厨具、容器、化学储罐等方面被广泛应用。
3. 特殊物理性质:合金可以通过调整金属元素的含量和比例来获得特殊的物理性质。
例如,合金的导电性、热导率、磁性等性质可以通过改变合金组成来灵活调节,满足不同应用的需求。
金属元素与非金属元素的合金则可以获得更多特殊性质,如记忆合金、超导合金等,扩大了材料的应用领域。
4. 加工性好:与纯金属相比,合金具有更好的可塑性和可加工性。
由于合金中的不同金属元素会导致晶格的细化和强化,使得合金更易于塑性变形和加工。
这使得合金在制造过程中可以通过锻造、压铸、挤压等加工工艺更容易地获得所需的形状和尺寸。
5. 减轻材料重量:由于合金具有较高的强度和硬度,可以在保证结构强度的情况下减小材料的重量。
这在航空航天、汽车制造等领域中尤为重要,可以提高运载能力和燃油效率。
6. 增强材料的性能:合金可以通过调整不同金属元素的含量和比例来增强材料的特性。
初三化学合金知识点总结归纳化学合金是指由两种或两种以上金属元素经过熔炼混合形成的合金。
化学合金的研究对于我们理解和应用金属材料具有重要意义。
在初三化学学习中,我们也会接触到一些关于化学合金的知识。
本文将对初三化学中的一些重要的化学合金知识点进行总结归纳。
1.合金的定义与特性合金是由两种或两种以上的金属元素或非金属元素与金属元素通过熔炼混合而成的材料。
合金相较于纯金属具有优异的性能,包括硬度、强度、耐腐蚀性能等方面有所提升。
其中,金属的成分称为主要金属,而其他元素的成分则称为合金元素。
2.合金的分类根据合金中金属元素的比例和功能,可以将合金分为以下几类:- 固溶体合金:合金中各元素均以原子形式均匀分布,形成固溶体。
如铜镍合金、镁锌合金等。
- 间质溶体合金:合金中主要金属中插入少量其他金属的原子,不改变晶格结构。
如钢中的碳。
- 互溶体合金:合金中的两种或两种以上元素可以相互溶解,在晶体结构中形成溶体。
如铜铝合金、铁碳合金等。
- 化合物合金:合金中的元素形成一定比例的化合物,具有固定的化学组成和晶体结构。
如蓝宝石。
3.合金的制备方法制备合金的方法多种多样,主要有以下几种:- 熔炼法:将各种金属或合金原料按照一定比例加热熔化,然后混合均匀冷却形成合金。
如高频感应熔炼法、真空熔炼法等。
- 粉末冶金法:将各种金属或合金元素的粉末混合均匀,然后进行压制和烧结等工艺得到合金。
如粉末冶金制备的钨铜合金。
- 化学法:通过化学反应将多种金属或合金元素合成为合金。
如在溶液中通过氢气还原法合成的钢。
4.常见的化学合金在初三化学学习中,我们会接触到一些常见的化学合金,比如:- 碳钢:碳钢是由铁和碳组成的合金,是最常见的金属材料之一。
其具有较高的强度和韧性,广泛应用于建筑、机械制造等行业。
- 不锈钢:不锈钢是由铁、铬和其他合金元素组成的合金,具有抗腐蚀性能。
其在厨具、化工设备等领域得到广泛应用。
- 铜铝合金:铜铝合金是由铜和铝组成的合金,具有良好的导电性和耐腐蚀性能。
工程材料合金的名词解释在当今工程领域中,合金是一种非常重要的材料。
它通过将两种或更多种金属元素混合在一起,以形成一种新的材料。
这种新材料的属性通常超过了单一成分的任何材料。
合金被广泛应用于制造过程中,因为它们具有良好的力学特性、耐磨性、抗腐蚀性和导电性。
本文将针对工程材料合金的概念和不同类型进行解释。
1. 合金的定义合金是由两种或更多种金属元素以及少量非金属元素混合而成的材料。
通过合金化,人们可以利用不同金属元素的相互作用,改变原材料的物理和化学性质。
合金的形成是通过熔融、溶解、固溶、析出等方式进行的。
通常,优秀的合金是通过精确控制混合元素的比例和过程条件来实现的。
2. 常见的工程合金类型2.1 铝合金铝合金是由铝和其他元素(如铜、镁、锌等)合金化而成的。
铝合金具有低密度、高强度、耐蚀性和良好的导热性能。
这使得铝合金广泛应用于飞机、汽车等工程领域。
2.2 钢钢是由铁和碳以及其他元素(如锰、铬等)混合而成的合金。
与纯铁相比,钢具有更高的硬度、强度和耐磨性。
钢被广泛应用于建筑、桥梁和机械制造等领域。
2.3 不锈钢不锈钢是一种含有铬、镍和其他元素的钢。
与普通钢相比,不锈钢具有更好的耐腐蚀性能和良好的高温强度。
这使得不锈钢成为制作厨具、化学设备和医疗器械的理想材料。
2.4 钛合金钛合金是由钛和其他金属元素(如铝、钒等)合金化而成的。
钛合金具有低密度、高强度、耐腐蚀性和良好的生物相容性。
它被广泛应用于航空航天、医疗领域和汽车制造。
3. 合金的优点3.1 强度提高由于合金是由多种金属元素混合而成,它们通常比单一材料具有更高的强度。
合金中的相互作用可以增加材料的抗拉强度、硬度和耐磨性。
3.2 耐腐蚀性增强某些合金可以在恶劣环境下更好地抵抗腐蚀。
例如,不锈钢的添加元素使其具有良好的耐酸碱和氧化性介质的性能。
3.3 重量减轻有些合金具有较低的密度,使其比传统材料更轻。
这对于航空航天和汽车工业来说非常重要,可以减少燃料消耗并提高效率。
合金的化学概念
《合金的化学概念》
一、什么是合金
合金是一种结构组合物,由多种金属以元素形式混合而成的物质,也有一些可以叫合金的化合物,比如氧化物等,在化学上叫做共晶体。
二、合金的化学特性
1.由于多种元素混合而成,合金具有较高的耐腐蚀性和良好的可加工性。
2.合金元素彼此相互作用,使得其物理性质,化学性质,化学稳定性,机械性能及热稳定性等得到改善。
3.合金也具有可活性特征,可以吸收高能的热量、电量和有害物质,从而改善其结构,增强其耐久性和耐腐蚀性。
4.合金有着比单一元素更强的高温性能,可以抵抗较高的温度,也有更高的力学强度和抗拉强度。
三、有关合金的应用
1.在航空航天领域,合金质量轻,耐高温,对物理冲击敏感性较低,经常作为各种军工产品的重要部件材料。
2.在建筑工程领域,合金具有较高的抗腐蚀性,比如钢铁等合金,可以用于做建筑结构的防腐蚀结构。
3.在汽车领域,合金也可以用来制造汽车车身等部件,可以提升车辆的稳定性,有效提高汽车的耐久性与可靠性。
4.在电子领域,合金如镍铬合金、铜铝合金等可用于制造电子元
器件,提高电子元器件的可靠性。
四、结论
合金是一种具有多方面用途的材料,耐高温,抗腐蚀,抗磨损,抗冲击,密度较低,力学强度高,经济价值高,常用于航空、航天、汽车、电子、建筑工程等多领域。
合金的名词解释合金是由两种或两种以上的金属元素以及其他非金属元素混合而成的固态材料。
合金的形成是通过将不同的金属元素混合在一起,以获得一种具有合理的比例和结构的新材料。
合金具有比纯金属更优异的性质,这是由于不同金属元素的相互作用和结晶方式。
通过合金化,可以改变金属的硬度、强度、耐磨性、耐腐蚀性、导电性、热传导性等物理和化学性质。
合金可以根据其成分和性质分类。
常见的合金包括钢、铜合金、铝合金等。
钢是由铁、碳以及其他合金元素(如铬、钼、镍等)组成的合金,具有高强度、硬度和耐腐蚀性,广泛用于建筑、汽车制造、航空航天等领域。
铜合金可以通过添加其他金属元素(如锡、铝、锌等)来改变其性能,应用于电气、电子、造船等行业。
铝合金由铝和其他金属元素(如铜、锌、锰等)组成,具有轻质、高强度和良好的导热性,常用于航空、汽车制造等领域。
合金的制备方法包括熔炼、铸造、冶金和粉末冶金等。
熔炼是将金属和其他成分加热至其熔点,然后混合均匀后冷却,形成固态合金。
铸造是将熔化的合金倒入模具中,待凝固后得到所需形状的合金制品。
冶金是通过冶炼和精炼等过程,从矿石中提取金属元素,并与其他成分混合形成合金。
粉末冶金是将金属粉末与其他粉末混合,并通过压制和烧结等步骤形成合金制品。
合金在各个领域具有广泛的应用。
在工程领域,合金被用于制造机械零件、工具、船舶和飞机等。
在电子领域,合金用于制造导线、电路板、电池和电子器件等。
在化工领域,合金用于制造反应器、储罐和管道等。
在医疗领域,合金用于制造人工关节、牙科设备和医疗器械等。
总之,合金是由两种或两种以上的金属元素以及其他非金属元素混合而成的固态材料,具有优异的物理和化学性质,广泛应用于各个领域。
合金的制备方法多样,包括熔炼、铸造、冶金和粉末冶金等。
合金的发展和应用将进一步推动科学技术的进步和工业的发展。
高中化学《金属材料》知识点总结一、金属材料:金属材料可分为纯金属和合金。
新型金属材料是具有特殊性能的金属结构材料。
1、合金(1)概念:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质(2)性能:合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点:合金的熔点比各成分金属低②硬度和强度:合金的硬度比各成分金属大(3)易错点:①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属,也可以是金属与非金属,合金中一定含金属元素②合金的性质不是各成分金属的性质之和。
合金具有许多良好的物理、化学和机械性能,在许多方面不同于各成分金属,不是简单加合;但在化学性质上,一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质③并非所有的金属都能形成合金,两种金属形成合金,其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化,若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点,则二者不能形成合金④合金一定是混合物⑤常温下,多数合金是固体,但钠钾合金是液体2、常见的金属材料(1)金属材料分类①黑色金属材料:铁、铬、锰以及它们的合金②有色金属材料:除黑色金属以外的其他金属及其合金(2) 黑色金属材料——钢铁①生铁:含碳量在2%~4.3%的铁的合金。
生铁里除含碳外,还含有硅、锰以及少量的硫、磷等,它可铸不可煅。
根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种②钢:含碳量在0.03%~2%的铁的合金。
钢坚硬有韧性、弹性,可以锻打、压延,也可以铸造。
钢的分类方法很多,如果按化学成分分类,钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢就是普通的钢,碳素钢又可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢,低碳钢韧性、焊接性好,强度低;中碳钢强度高,韧性及加工性好;高碳钢硬而脆,热处理后弹性好。
合金钢也叫特种钢,是在碳素钢是适当地加入一种或几种,如锰、铬、镍、钨、铜等合金元素而制成的。
合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能,用于制不锈钢及各种特种钢③钢是用量最大,用途最广的合金(3) 有色金属材料——铜和铝①铝及铝合金:Al 是地壳中含量最多的金属元素,纯铝的硬度和强度较小,有良好的延展性和导电性,通常用作制导线。
高考化学合金知识点总结化学作为一门重要的理科学科,对于高考考生来说是必考科目之一。
而在化学的各个知识点中,合金是一个常见的重要概念。
本文将对高考化学中与合金相关的知识点进行总结,帮助考生加深对该部分知识的理解与掌握。
1. 合金的定义与分类合金是由两种或多种金属或金属与非金属元素混合而成的固溶体。
化学合金可以分为两大类:均质合金和非均质合金。
均质合金指的是其中各种金属元素均以单一的固溶体结构分布,例如黄铜(铜和锌的合金)。
而非均质合金是由多相组成,比如钢铁中的铁碳相结构。
2. 合金的形成与强度合金的形成主要是通过熔炼将两种或多种金属熔化混合,在冷却过程中形成固态合金。
合金与纯金属相比,具有更高的强度和硬度,这是因为在合金中不同元素的掺杂使得原子间的结构发生改变,增加了晶格间的相互作用力。
3. 常见的合金类型(1)铜基合金:包括黄铜(铜和锌)、青铜(铜和锡)、白铜(铜、锡和镍)等。
这些合金具有较高的强度、导电性和耐腐蚀性,在工业应用中广泛使用。
(2)铝基合金:包括铝镁合金、铝锌合金、铝锡合金等。
铝基合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点,广泛用于航空航天工业、汽车制造等领域。
(3)钢铁合金:钢是由铁和碳组成的合金,在工业生产和建筑中应用广泛。
根据碳的含量不同,钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢等。
4. 合金的改性合金的形成不仅可以提高金属的力学性能,还可以通过改变合金元素的含量和比例,使得合金具备特定的性能。
例如,将铝和锰添加到铜合金中可以提高其强度和耐腐蚀性能;添加锌和铅到铝合金中可以改善其润滑性。
5. 合金的应用合金在现代工业和科学技术中应用广泛。
以钢铁合金为例,它广泛应用于建筑、桥梁、船舶和机械制造等领域。
而铝合金的轻质、高强度特性使得它成为汽车、航空器等领域的理想选择。
此外,合金还在电子工业、化工工业和医疗设备等领域起到重要的作用。
总结:本文对高考化学中的合金知识点进行了总结,包括合金的定义与分类、合金形成与强度、常见的合金类型、合金的改性以及合金的应用。
合金的概念和详细解读合金是一种金属元素和一种或几种其它元素(金属或者非金属均可)熔合后而组成的具有进速特性的物质。
组成合金最基本的、能独立存在的物质称为组元,简称元。
绝大多数情况下,组元即是构成合金的元素。
但也有将化合物作为组元的,其条件是化合物在所研究的范围内,既不分解也不发生任何化学反应。
根据组元的数量,可分为二元合金、三元合金或多元合金、如简单黄铜是由铜和锌两种元素组成的二元合金;硬铝是由铝、铜、镁三种元素组成的三元合金。
◆铜合金分类铜合金分为黄铜、青铜和白铜。
白铜是铜镍合金,主要用来制造精密机械、精密仪表中的耐蚀零件及电阻器、热电偶等。
机械制作中,主要使用的是黄铜和青铜。
●铸造黄铜铜和锌着称的合金统称为黄铜。
其中铜锌二元合金称普通黄铜。
除锌外再加入其它元素所组成的多元黄铜称为特殊黄铜。
铸造黄铜具有较高的力学性能,铸造性能较好,且价格比青铜低。
常用于一般用途的轴承、衬套、齿轮等耐磨件和阀门等耐蚀件。
●铸造青铜可分为普通青铜(锡青铜)和特殊青铜(铝青铜、铅青铜、硅青铜、铍青铜等)两大类。
◆铜合金铸造工艺各种成分的铜合金的结晶特征不同,铸造性能不同,铸造工艺特点也不同。
1、锡青铜:结晶特征是结晶温度范围大,凝固区域宽。
铸造性能方面流动性差,易产生缩松,不易氧化。
工艺特点是壁厚件采取定向凝固(顺序凝固),复杂薄壁件、一般壁厚件采取同时凝固。
2、铝青铜和铝黄铜:结晶特征是结晶温度范围小,为逐层凝固特征。
铸造性能方面流动性较好,易形成集中缩孔,极易氧化。
工艺特点是铝青铜浇注系统为底注式,铝黄铜浇注系统为敞开式。
3、硅黄铜:结晶特征是介于锡青铜和铝青铜之间。
铸造性能最好(在特殊黄铜中)。
工艺特点是顺序凝固工艺,中注式浇注系统,暗冒口尺寸较小。
◆铝合金铸件分类铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金和铝锌合金等。
●铝合金的铸造工艺铝合金的铸造性能和化学成分密切相关,其中Al-Si合金处于共晶成分附近,铸造性能最好,和灰铸铁相似。
Al-Cu合金远离共晶成分,凝固温度范围大,铸造性能最差。
在实际生产中,铝铸件都有冒口补缩,Al-Si类合金的凝固温度范围小,冒口补缩效率高,易获得组织致密的铸件。
其它类铸铝合金的凝固温度范围大,冒口补缩效率低,铸件致密性差。
铝合金极易吸气和氧化,因此浇注系统必须保证铝液较快而平稳地流入,避免搅动。
各种铸造方法都适用于铝合金铸件。
当生产量较少时,可用砂型铸造,应选用细砂来造型;大量生产的重要铸件,则采用特种铸造。
金属型铸造效率高,铸件质量好。
低压铸造适用于要求致密性高的耐水压铸件。
压力铸造可用于薄壁复杂小件。
●铸造铝合金的熔炼特点铝合金在液态下极易氧化,其产物为Al2O3,熔点高达2050℃,密度稍大于铝,呈固态夹杂物悬浮在铝液中,很难去除,既恶化铸造性能,又降低力学性能,使铸件致密性降低。
铝液还极易吸收氢气,凝固时析出,形成气孔或针孔等缺陷。
1、精炼方法为了减缓铝液的氧化和吸气,铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼。
可向坩锅内加入KCl、NaCl 等作为熔剂,以便将铝液与炉气隔离。
为驱除铝液中已吸入地氢气,防止针孔的产生,在铝液出炉之前应进行驱氢精炼。
方法有多种,较为简便的是用钟罩向铝液中压入氯化锌(ZnCl2)或六氯乙烷(C2Cl6)等氯盐或氯化物,于是发生如下反应:3ZnCl2+2Al=3Zn+2AlCl33C2Cl6+2Al=3C2Cl4+2AlCl3反应生成的AlCl3沸点为183℃,C2Cl4的沸点为121℃,故形成气泡,在上浮过程中将铝液中的气体H2及Al2O3夹杂一起带出液面。
2、熔炼设备铝合金熔炉种类很多,一般多用焦碳坩锅炉。
也可用电阻坩锅炉。
此外感应电炉(工频、中频)也有使用。
合金的结构要比纯金属复杂得多。
因为合金由两种或多种元素组成,各元素间的相互作用,会形成各种不同的相。
我们把在金属和合金中,凡化学成分相同、结构相同并与其他部分由界面分开的均匀组成部分,称之为相。
下面按照这一概念来分析纯金属和合金的结构。
纯金属液态时为单相;固态由同一元素、同一晶格构成,故为单相;结晶过程中,既有液相又有固相,即为二相。
合金在液态时,其为具有一定化学成分均匀一致的合金液体,为单相。
合金由液态转变为固态后,各元素彼此相互溶解可形成固溶体;元素也可能彼此间发生反应而形成金属化合物。
固溶体和金属化合物是固态合金的两个基本相。
所以合金在固态时,可能是单相组织也可能是多相组织。
在分析合金结构时,就是分析其相结构,看其由几种固溶体或金属化合物,即为几相。
◆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。
◆金属化合物金属化合物是两组元相互作用形成的新相,它的晶体结构与两组元都不相同,并具有金属性质。
金属化合物有多种,它们的共同特点是熔点高、硬度高,一般都作为合金中的硬化相。
如碳钢中的Fe3C,合金钢中的TiC、VC、W2C等。
合金中以单相的固溶体或金属化合物的形式存在的情况减少,大多以两相的机械混合物形式存在。
如碳钢中的珠光体,就是由固溶体(铁素体)和金属化合物(渗碳体Fe3C)组成的机械混合物。
◆合金相图的测定如前所述,纯金属的结晶是在恒温下进行的,可用冷却曲线来描述。
一种合金由液态转变为固态在某一温度范围内进行,也可用一冷却曲线表示。
但一个合金系的结晶过程,就需要用相图来展现才能表示清楚。
合金相图是表示合金的成分、温度和组织三者之间关系的图形,是研究合金的重要工具。
合金相图一般都是由试验方法获得的。
现以Pb-Sb二元合金为例,来说明二元合金相图的测定过程。
(1)配制不同成分的若干合金,并分别做出它们的冷却曲线。
(2)分别找出各个合金的结晶转变温度,即结晶开始温度和结晶终了温度。
(3)把各合金的结晶开始温度和结晶终了温度,分别标注在温度-成分的坐标系中。
(4)把各合金的结晶开始温度点连结起来,即为液相线;把结晶终了温度点连结起来,即为固相线。
这样就构成了Pb-Sb二元合金相图。
其它合金相图也可照此方法测定。
Pb-Sb合金构成的是二元共晶相图。
其他合金还可构成二元共析相图、形成稳定化合物的二元相图、二元匀晶相图等。
◆铁碳合金铁碳合金是钢和铁的总称,是工业上应用最广泛的合金。
铁碳合金是以铁为基本元素,以碳为主加元素组成的合金。
在液态时,铁和碳可以无限互溶。
在固态时,碳溶于铁中形成固溶体。
当含碳量超过碳在铁中的固态溶解度时,则出现金属化合物。
此外,还可以形成由固溶体和金属化合物组成的机械混合物。
下面分述铁碳合金在固态下出现的几种基本组织。
●铁素体铁素体是碳溶解在a-Fe中的间隙固溶体,常用符号F表示。
它仍保持的体心立方晶格,其溶碳能力很小,常温下仅能溶解为0.0008%的碳,在727℃时最大的溶碳能力为0.02%。
由于铁素体含碳量很低,其性能与纯铁相似,塑性、韧性很好,伸长率δ=45%~50%。
强度、硬度较低,σb≈250MPa,而HBS=80。
●奥氏体奥氏体是碳溶解在γ-Fe中的间隙固溶体,常用符号A表示。
它仍保持γ-Fe的面心立方晶格。
其溶碳能力较大,在727℃时溶碳为ωc=0.77%,1148℃时可溶碳2.11%。
奥氏体是在大于727℃高温下才能稳定存在的组织。
奥氏体塑性好,是绝大多数钢种在高温下进行压力加工时所要求的组织。
奥氏体是没有磁性的。
●渗碳体渗碳体是铁与碳形成的金属化合物,其化学式为Fe3C。
渗碳体的含碳量为ωc=6.69%,熔点为1227℃。
其晶格为复杂的正交晶格,硬度很高HBW=800,塑性、韧性几乎为零,脆性很大。
在铁碳合金中有不同形态的渗碳体,其数量、形态与分布对铁碳合金的性能有直接影响。
●珠光体珠光体是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。
其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物,也称片装珠光体。
用符号P表示,含碳量为ωc=0.77%。
其力学性能介于铁素体与渗碳体之间,决定于珠光体片层间距,即一层铁素体与一层渗碳体厚度和的平均值。
●莱氏体莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体所组成的共晶体,其含碳量为ωc=4.3%。
当温度高于727℃时,莱氏体由奥氏体和渗碳体组成,用符号Ld表示。
在低于727℃时,莱氏体是由珠光体和渗碳体组成,用符号Ld’表示,称为变态莱氏体。
因莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体,所以硬度高,塑性很差。