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鐵的間隙固溶體介紹

詳情介紹

   溶劑與溶質的點陣結構相同的第一個條件是必要的,但不是充分的。并不是所有點陣結構相 同的元素,都能形成無限固溶體。不銹鋼復合板如Ui和y-Fe雖然點陣結構相同、原子半徑相近,但是 電子因素差別大,所以也只能是有限固溶。原子半徑對溶解度的影響是比較大的,一般規律 為可形成無限固溶體;AR15%,形成有限固溶體;溶解 度極小。如&的iR為26%,所以溶解度
表i.l常用合金元索在鐵中的溶解度

元 素 溶解度/% 兀 索 溶解度/%
ft-Fe y-Fe a-Fe y-Fe
Ni 10 無眼 Mo 約4(室溫) 約3
Mn 約3 X限 W 4. 5C700T:) 3-2
Co 7G -無限 A1 36 1. 1
C 0. 02 2. 06 Si 18. 5 約£
N 0. 095 2. 8 Ti 2. SCfiOOt:) 0. 68
Cu 1(7001) 8. G Nb 1+8 2. 0
Cr 無眼 12- S Zr 約0.3 0. 7
V 無眼 約1.4 B 約0. 008 0, 018—0. 026
 
 
 
表1*2常用第四周期合金元索的點陣結構、原子尺寸因素和電子結構
合金元素 Ti V Cr Mu Fe Co Ni Cu
點陣結構 bcc bcc bcc Ikc/ far bcc/ fee fLi/hcp fee fet
電子結構 2 3 5 5 6 7 8 10
原子半徑/nm 0. 145 0. 136 0.128 0. 131 0, 127 0. 126 0+124 0- 128
tJl/% 14. 2 7.] 0+8 3. 1   0. 8 2, 4 0. 8
 
注< 原子半徑是配位數12的值,Ai?是合金元素和Fe的原子半徑相對差值;電子結構是3d M電子數。
 
 
1.2.2間隙固溶體
鐵的間隙固溶體是較小原子尺寸的元素存在于Fe晶體的間隙位置所組成的固溶體。鐵 基間隙固溶體的形成有以下幾個特點.不銹鋼復合板
間隙固溶體總是有限固溶體,其溶解度取決于溶劑金屬的晶體結構和間隙元素的原子尺 寸。間隙固溶體的有限溶解度決定了它保持了溶劑的點陣結構,而間隙原子僅僅占據了溶劑 點陣的八面體或四面體間隙。而且總是有部分間隙沒有被填滿。對Fe的和Ac滬晶 體結構,其八面體間隙能容納的最大球半徑分別為0. 154rM、0. 41rM、0. 412rM,四面體間 隙能容納的最大球半徑分別為0. 291rM、0.22m、0. 222rMa
間隙原子在固溶體中總是優先占據有利的位置。對《-^是八面體間隙,對y-Fe是四面 體或八面體間隙。C、N原子進入Fe的晶體中必然會引起晶格畸變。比較C、N原子尺寸 和Fe晶體中存在的間隙大小,就十分清楚。C、N原子半徑分別為0.077nm和0.071mn, 因此,C、N原子在a-Fe中并不占據比較大的四面體間隙,面是位子八面體間隙中更為合 適,這是因為原子進入間隙位置后使相鄰兩個鐵原子移動引起的畸變比較小6對四面體間隙 來說,有四個相鄰鐵原子,移動四個相鄰鐵原子則產生更髙的應變能所以,四面體間隙對 于C、N原子來說,并不是最有利的位置。
間隙原子的溶解度隨溶質原子的尺寸的減小而增大。顯然,N元素的溶解度要比C元素 大。因為7-Fe的晶體間隙大于a-Fe晶體,所以C' N原子在7_Fe中的溶解度顯著髙于crFe。

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