下载文档原格式
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。
“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。
第2章纯金属的结晶与铁碳合金不同的金属材料具有不同的性能，即使是同一种材料，在不同的条件下其性能也不相同。
金属材料之所以具有不同的性能与它的晶体结构有密切的关系。
纯金属虽然具有好的导电性、导热性，在工业中获得了一定的应用，但力学性能较低，价格较高，且种类有限，因此，工业生产上应用的金属材料大都是合金，尤其是铁碳合金。
第一节金属的晶体结构一、金属的晶体结构金属及合金的性能是由其成分及内部的结构所决定。
一切固态物质按其构造可分为晶体（crystalloid，crystal）与非晶体（noncrystal）两种。
非晶体的特点是原子的排列不规则，如玻璃、沥青和松香等都是非晶体。
晶体的特点是它们的原子都按一定的次序作有规则的排列，如金刚石、石墨和一切固态金属都属于晶体。
为了便于分析和描述晶体中原子排列的情况，把每个原子看成一个小球，把这些小球用假想线条连接起来，就得到一个抽象化了的空间格子。
这种表示晶体中原子排列形式的空间格子叫晶格（crystal lattice）。
晶格的最小单元称为晶胞（unit cell）。
晶胞中原子排列的规律能完全代表整个晶格中原子排列的规律，人们研究金属的晶格结构，一般都是取出晶胞来研究的。
二、常见的晶格类型常见的金属晶体的晶格形式有如下三种：1.体心立方晶格（BCC（Body-Centered Cubic [lattice]））原子分布在立方体的各结点和中心处，其特点是金属原子占据着立方体的八个顶角和中心，属于这一类的金属有铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、钒(V)和α-Fe(温度小于912℃纯铁)。
这类金属有相当大的强度和较好的塑性。
2.面心立方晶格（FCC（Face Centered Cubic [lattice]））原子分布在立方体的各结点和各面的中心处。
金属原子除占据立方体的八个顶角外，立方体的六个面的中心也各有一个金属原子。
属于这种晶格的金属有铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)和γ-Fe等（温度在1394℃～912℃纯铁)。
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。
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。
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。
（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：m icrostructure;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。
