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铁的间隙固溶体介绍

详情介绍

   溶剂与溶质的点阵结构相同的第一个条件是必要的,但不是充分的。并不是所有点阵结构相 同的元素,都能形成无限固溶体。不锈钢复合板如Ui和y-Fe虽然点阵结构相同、原子半径相近,但是 电子因素差别大,所以也只能是有限固溶。原子半径对溶解度的影响是比较大的,一般规律 为可形成无限固溶体;AR15%,形成有限固溶体;溶解 度极小。如&的iR为26%,所以溶解度
表i.l常用合金元索在铁中的溶解度

元 素 溶解度/% 兀 索 溶解度/%
ft-Fe y-Fe a-Fe y-Fe
Ni 10 无眼 Mo 约4(室温) 约3
Mn 约3 X限 W 4. 5C700T:) 3-2
Co 7G -无限 A1 36 1. 1
C 0. 02 2. 06 Si 18. 5 约£
N 0. 095 2. 8 Ti 2. SCfiOOt:) 0. 68
Cu 1(7001) 8. G Nb 1+8 2. 0
Cr 无眼 12- S Zr 约0.3 0. 7
V 无眼 约1.4 B 约0. 008 0, 018—0. 026
 
 
 
表1*2常用第四周期合金元索的点阵结构、原子尺寸因素和电子结构
合金元素 Ti V Cr Mu Fe Co Ni Cu
点阵结构 bcc bcc bcc Ikc/ far bcc/ fee fLi/hcp fee fet
电子结构 2 3 5 5 6 7 8 10
原子半径/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< 原子半径是配位数12的值,Ai?是合金元素和Fe的原子半径相对差值;电子结构是3d M电子数。
 
 
1.2.2间隙固溶体
铁的间隙固溶体是较小原子尺寸的元素存在于Fe晶体的间隙位置所组成的固溶体。铁 基间隙固溶体的形成有以下几个特点.不锈钢复合板
间隙固溶体总是有限固溶体,其溶解度取决于溶剂金属的晶体结构和间隙元素的原子尺 寸。间隙固溶体的有限溶解度决定了它保持了溶剂的点阵结构,而间隙原子仅仅占据了溶剂 点阵的八面体或四面体间隙。而且总是有部分间隙没有被填满。对Fe的和Ac沪晶 体结构,其八面体间隙能容纳的最大球半径分别为0. 154rM、0. 41rM、0. 412rM,四面体间 隙能容纳的最大球半径分别为0. 291rM、0.22m、0. 222rMa
间隙原子在固溶体中总是优先占据有利的位置。对《-^是八面体间隙,对y-Fe是四面 体或八面体间隙。C、N原子进入Fe的晶体中必然会引起晶格畸变。比较C、N原子尺寸 和Fe晶体中存在的间隙大小,就十分清楚。C、N原子半径分别为0.077nm和0.071mn, 因此,C、N原子在a-Fe中并不占据比较大的四面体间隙,面是位子八面体间隙中更为合 适,这是因为原子进入间隙位置后使相邻两个铁原子移动引起的畸变比较小6对四面体间隙 来说,有四个相邻铁原子,移动四个相邻铁原子则产生更髙的应变能所以,四面体间隙对 于C、N原子来说,并不是最有利的位置。
间隙原子的溶解度随溶质原子的尺寸的减小而增大。显然,N元素的溶解度要比C元素 大。因为7-Fe的晶体间隙大于a-Fe晶体,所以C' N原子在7_Fe中的溶解度显著髙于crFe。

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