铁基固溶体_钢铁百科

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铁基固溶体

铁基置换固溶体的形成一般遵循Hume-Rothery准则，该规律阐述了原子尺寸、晶体结构、价电子浓度和电负性等对元素间形成固溶体的影响。运用该条件分析合金元素在铁{中的溶解度时，必须考虑纯铁在加热和冷却过程存在如下的多型性转变：

其中仪- Fe和8- Fe为体心立方点阵，而y- Fe为面心立方点阵。Ni、Co、Mn、Cr和V与Fe可形成无限互溶固溶体。Ni、Co和Mn形成以y- Fe为基的无限固溶体，而Cr和V则形成以a- Fe为基的无限固溶体。这里符合溶剂与溶质点阵相同的第一个条件。如果组元的点阵不同，则不能形成无限固溶体。形成固溶体的第二个条件是原子尺寸因素。当形成无限或有限固溶体时，溶质与溶剂的原子半径差，应不大于±15%。铁基和其他难溶金属基的无限固溶体，两者原子半径之差应不大于±8%。此外，合金元素在铁中溶解度还取决于这些元素在周期表中的相互排列位置。合金元素与铁在同一周期以及排列在最接近V-Ⅷ族时，将在铁中具有最大溶解度。铁的间隙固溶体由Fe与较小原子尺寸的元素组成，这些间隙原子元素主要包括B、C、N、O、H。间隙固溶体总是有限固溶体，其溶解度取决于溶剂元素的晶体结构和间隙元素的原子尺寸。一般说来，间隙原子在固溶体中优先占据的位置，对a- Fe中为八面体间隙，而^y - Fe则为八面体或四面体间隙。这里，C、N原子在a- Fe中并不占据比较大的四面体间隙，而是位于八面体间隙，这是由于间隙原子溶入以后相邻两个铁原子移动引起的应变比较轻微。对四面体间隙而言，存在4个相邻铁原子，移动这4个原子需要更高的应变能。此外，间隙原子的溶解度随其原子尺寸的减小而增加，即按B、C、N、O、H的顺序增加。

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