合金的组织结构
合金是由两种或两种以上的金属素或金属与非金属素组成的、具有金属特征的物质。例如，钢是铁和碳组成的；黄铜是铜和锌组成的；硬铝是铝、铜、镁组成的。
组：指组成合金最基本的独立单，根据组数目的多少，可将合金分为二、三合金等。
相：合金中的相是具有相同结构、物理性能和化学性能，并与系统其余部分有明显界面分开的均匀部分。固态合金的相结构主要有固溶体和金属化合物。
固溶体
固态合金中的组间相互溶解形成的均匀相，其中晶格保持不变的组称为溶剂，其他组为溶质。
固溶体根据溶质原子在晶格中占据位置不同，分置换固溶体和间隙固溶体。
置换固溶体：当溶剂原子与溶质原子的半径相近时，节点上的溶剂原子被溶质原子替代。当溶剂原子与溶质原子半径相当、晶格类型相近时，可以按照任意比例溶解，称为无限固溶体。
间隙固溶体：当溶质原子远小于溶剂原子时，溶质原子不占据正常的晶格结点，而是嵌入在晶格间隙中（溶质例如C、N、B）。间隙固溶体都是有限固溶体。
固溶体的性能
任意固溶体都破坏原子的规则排列，引发晶格畸变。而且随着固溶体中溶质原子数量增加，晶格畸变程度也加大，导致变形抗力增加。因此，固溶强化就是固溶体因晶格畸变导致合金的强度和硬度的提高。
金属化合物
合金中各组相互作用而形成的具有金属特性的新相，可用化学式表示，例如渗碳体Fe3C。金属化合物具有复杂的晶体结构，不同于任意组成素的晶体类型。
金属化合物熔点高，硬而脆。在合金组织中，我们追求细小的金属化合物均匀分布于固溶体基体上，进而提高合金的强度、硬度和耐磨性。因此，合金中的金属化合物属于强化相。实际使用的合金，通常是由固溶体和少量金属化合物组成的机械混合物。通过调整固溶体中溶质原子的含量以及金属化合物的数量、形态和分布，可以改善合金的力学性能。
金属的结晶
金属结晶后形成的组织状态对性能影响很大，所以了解金属结晶规律，可控制材料的组织性能。
结晶：金属由液态转变为固态晶体的过程。
热分析法：使熔化后的金属缓慢冷却，每隔一段时间记录温度值，将温度T和时间t绘制成冷却曲线，来研究金属的结晶规律。金属在不同冷却速度下的冷却曲线如下图所示。
冷却曲线上有一个恒温的水平线段，对应的温度是结晶温度（熔点），这时候结晶潜热补偿了散失的热量。
理论结晶温度：在平衡状态下的结晶温度是理论结晶温度T0，
实际结晶温度：实际生产中，金属以一定速度冷却，所测的结晶温度是实际结晶温度Tn，数值随冷却速度的增加而降低。
过冷：实际结晶温度低于理论结晶温度的现象，两个温度的差值就是过冷度。过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度越大。
金属结晶过程
自发形核：液态金属在过冷条件下，微小的局部区域内的原子自发的聚集在一起，形成细小的聚合体（晶核）
非自发形核：液态金属中自带或人工加入细微的固态颗粒作为晶核。
长大：晶核形成后，液态金属中的原子不断向晶核表面迁移，使晶核长大直至液态金属全部消失。
晶粒：晶核生长为一个形状不规则的小晶体。晶粒内部的原子按一定位向排列，相邻晶粒内的原子排列位向是不同的。
晶界：晶粒与晶粒之间的交界。
晶粒大小与控制措施
晶粒尺寸对力学性能影响很大，一般金属的晶粒越细，其强度、硬度越高，塑性、韧性越好。因此，可通过细化晶粒来强化材料（细晶强化）
根据结晶过程可知，晶粒尺寸与形核数目和长大速度有关，形核数越多，长大速度越快，结出的晶粒越细。实际生产中通过增加过冷度、变质处理和振动辅助等方法。
增加过冷度：随着过冷度的增加，形核数目和生长速度都会增加，而且形核数目增加程度要比生长速度的大。
变质处理：在金属中加入少量变质剂（即熔点高的固体颗粒），增加形核数目。
今天的文章 合金的组织结构与结晶过程分享到此就结束了，感谢您的阅读。
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