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為什麼合金硬度越來越大

發布時間:2023-05-29 17:33:10

『壹』 隨著含碳量的增加,鐵碳合金的硬度是如何變化的為什麼會產生這種變化

隨著含碳量的增加,鐵碳合金的硬度是增大,
在常溫和平衡態下,C主要總是以滲碳體(即Fe_3C)的形式存在於鐵碳合金里。但是不同含碳量的鐵碳合金中滲碳體的存在形態與微觀位置是不同的。
Fe3C是一種間隙化合物,以共價鍵和金屬鍵結合,屬於正交晶系,硬度比Fe大。隨著碳含量的增加,Fe3C的含量也會增加,硬度和脆性會更大。

『貳』 合金硬度比原來的純金屬變大的原因

你的這個想法有點貼譜了。
在合金材料的內部金屬的晶格、金屬鍵重新進行了排列,其理化性能指標均發生了變化,最明顯的就是硬度變化。

『叄』 為什麼合金的硬度比純金屬更大

因為合金改變了金屬的金像結構使金屬鍵結合力變強,因為它們的吸引電子的力不同。所以它們的耐腐、和強度都高於純金屬。

『肆』 為什麼合金的硬度大

【按語】提起「合金」,留給學生的印象一般都是「密度減小、硬度加大、熔點降低」,然而是所有的合金都符合以上特點嗎?本文則就這一問題做簡單的介紹。

合金是由兩種或兩種以上的金屬元素(或金屬和非金屬元素)組成的,它具有金屬所應有的特徵。鋼就是由鐵和碳兩種元素組成的合金。古代青銅(銅和錫的合金)的使用,可以將使用合金的年代追溯得很早。

合金的結構比純金屬的要復雜得多。根據合金中組成元素之間相互作用的情況不同,一般可將合金分為三種結構類型:相互溶解的形成金屬固溶體;相互起化學作用的形成金屬化合物;並不起化學作用的形成機械混合物。

1.金屬固溶體

一種溶質元素(金屬或非金屬)原子溶解到另一種溶劑金屬元素(較大量的)的晶體中形成一種均勻的固態溶液,這類合金稱為金屬固溶體。金屬固溶體在液態時為均勻的液相,轉變為固態後,仍保持組織結構的均勻性,且能保持溶劑元素的原來晶格類型。

按照溶質原子在溶劑原子格點上所佔據的位置不同,又可將金屬固溶體分為置換固溶體和間隙固溶體。

在置換固溶體中,溶質原子部分佔據了溶劑原子格點的位置,如圖 (b)所示。當溶質元素與溶劑元素在原子半徑、電負性以及晶格類型等因素都相近時,形成置換固溶體。例如釩、鉻、錳、鎳和鈷等元素與鐵都能形成置換固溶體。在間隙固溶體中,溶質原子占據了溶劑原子格點的間隙之中,如圖(c)所示。氫、硼、碳和氮等一些原子半徑特別小的元素與許多副族金屬元素能形成間隙固溶體。

由於溶質原子與溶劑原子的直徑不可能完全相同,因此當溶劑原子格點溶入溶質原子後,多少能使原來的格點發生畸變(如圖d),它們能阻礙外力對材料引起的形變,因而使固溶體的強度提高,同時其延展性和導電性將會下降。這種通過溶入溶質元素形成固溶體,使金屬材料的變形抗力增大、強度、硬度升高的現象稱為固溶強化,它是金屬材料強化的重要途徑之一。

圖d 形成固溶體時的晶格畸變

實踐證明,適當掌握固溶體中的溶質含量,可以在顯著提高金屬材料的強度、硬度的同時,仍能保持良好的塑性和韌性。例如,向銅中加入19%的鎳,可使純銅的強度極限由220Map 提高到380MPa,硬度由44HBS提高到70HBS,而伸長率仍然保持在50%左右。所以對力學性能要求較高的結構材料,幾乎都是以固溶體作為最基本的組成相。

2.金屬化合物

當合金中加入的溶質原子數量超過了溶劑金屬的溶解度時,除能形成固溶體外,同時還會出現新的相,這第二相可以是另一種組成的固溶體,而更常見的是形成金屬化合物。

金屬化合物種類很多,從組成元素來說,可以由金屬元素與金屬元素,也可以由金屬元素與非金屬元素組成。前者如Mg2Pb、CuZn等;後者如硼、碳和氮等非金屬元素與d區金屬元素形成的化合物,分別稱為硼化物、碳化物和氮化物,它們具有某些獨特的性能,對金屬和合金材料的應用起著重大的作用。金屬型碳化物是由碳與鈦、鋯、釩、鈮、鉭、鉬、鎢、錳、鐵等d區金屬作用而形成的,例如WC、Fe3C等。這類碳化物的共同特點是具有金屬光澤,能導電導熱,熔點高,硬度大,但脆性也大。

金屬化合物一般具有復雜的晶體結構,熔點高,硬度高,脆性大。當合金中出現金屬化合物時,合金的強度、硬度和耐磨性均提高,而塑性和韌性降低。金屬化合物是許多高合金的重要組成相,與固溶體適當配合可以提高合金的綜合力學性能。

3、機械混合物

機械混合物是合金中的一類復相混合物組織,不同的相均可互相組合形成機械混合物。機械混合物可由純金屬之間形成,也可由純金屬和化合物、純金屬和固溶體、固溶體和固溶體以及固溶體和化合物之間形成。

在機械混合物中,構成合金的兩個組元在固態下既不能相互溶解,又不能彼此反應形成化合物,各相在機械混合物中仍保持原有的晶格和性能,機械混合物的性能介於組成的相性能之間,工業上大多數合金均由混合物組成,如鋼、鑄鐵、鋁合金等。機械混合物的熔點較組元熔點降低,焊錫是機械混合物的一個例子,它是由錫和鉛形成的合金。

由此可見,合金的性能是由合金的結構決定的,不同類型的合金具有不同的性能特點,簡要總結如下:

類別
性能特點

固溶體
塑、韌性好,強度比純組元高

金屬化合物
熔點高,硬度高,脆性大

機械混合物
性能介於組成的相性能之間,熔點降低

圖網路上看不到,你可以去下面的網站看下
參考資料:http://chem.cersp.com/JXZY/JXSC/200605/701.html

『伍』 為什麼合金硬度比純金屬硬度大

一般來說 一種金屬材料的硬度取決於它原子間的化學鍵的強度,強度越大,原子結合越緊密,抵抗形變的能力就越大,硬度一般也就比較大.
而金屬鍵一般越短結合力越大(核力嘛),還有結構,比如面心立方結構的金屬比體心立方密排度更高,結合更緊密,硬度也更大點.
而金屬之間形成金屬間化合物,金屬間化合物結構更穩定,金屬鍵不容易斷裂,強度增加.
或者與非金屬形成固溶體,比如鋼鐵裡面的FeC3,固溶體硬度很大,是金屬材料的強化相,很多貴的鋼鐵材料是因為他們加了比碳化鐵更強的強化相比如碳化釩.
同時合金原子不一樣大,原子間晶格產生畸變,有了畸變晶格勢壘就更大,原子擴散更困難,形變不容易啊

『陸』 不同金屬製成合金硬度為何變大

金屬的分配不同
導致原子排列結構不同

拿鋁來當例子
基本上所有鋁合金的硬度都比純鋁的硬度要高,這是因為純鋁中有雜質原子,形成置換固溶體或者間隙固溶體,由於這些置換原子或者間隙原子的大小和鋁原子的大小不同,於是會形成原子之間的畸變,畸變引起的位錯變形導致原子之間的排列不再整齊,從而導致塑性降低硬度提高,另外還有的鋁合金中由於生成強化相而導致硬度變大,例如6063鋁合金中就會生成一種叫做Mg2Si的強化相而導致硬度增加!

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