不锈钢卷冶金生产中的结构问题(下)

通常合金元素（称为溶质）有两种方式与基础金属或母体金属（也称为溶剂）结合。合金的原子可以通过直接取代，形成替代固溶体，或者它们可以间隙结合，形成间隙固溶体。

替代固体溶液。当合金的原子与母体金属原子相似时，它们将简单地取代晶格中的一些母体金属原子。新的金属溶解在基体金属中形成固溶体。例子包括溶解在镍中的铜，溶解在银中的金和溶解在铁（铁酸盐）中的碳。

当合金的原子比母体金属的原子小时，它们将适合母体金属晶格中的原子。合金原子不占据晶格位置，不能取代任何原始原子。当然，这会导致晶体结构中的应变，因为合适的不完美：原子占据空间，原本是空的。

最终的结果通常是拉伸强度的增加和延伸率的降低。例子包括溶解在铝和碳中的少量铜以及溶解在铁和其他金属中的氮。

直接和间质溶液通常都不能完全溶解所有添加的原子。当发生这种情况时，结果是混合原子分组。换句话说，在同一合金内存在不同的晶体结构。这些不同结构中的每一个称为相，并且这些不同结晶结构的混合物的合金被称为多相合金。

当合金被抛光和蚀刻时，在显微镜下可以区分这些不同的阶段。珍珠岩是碳铁族中的多相合金的一个很好的例子。

存在于合金中的相随着整体晶粒排列和晶界而组合成合金的微观结构。而合金的微观结构是至关重要的，这是合金的物理和机械性能的主要原因。

例如，由于当合金冷却时边界区域是最后冻结的，与晶粒内的原子相比，晶界含有较低熔点的原子。这些外来原子引起微观结构变形，并在室温下使合金硬化。但随着温度的升高，合金强度下降，因为这些低熔点原子开始较快熔化，从而使晶粒之间滑动。

此外，由于原子结构不规则，异质或奇数大小的原子倾向于在晶界聚集。这会导致相变，降低延展性，并导致在焊接过程中开裂。

冷加工金属会扭曲其整个微观结构。最终的结果是，大多数情况下，金属变得越来越难。来自合金元素的原子扭曲了金属的微观结构，再次，金属变得更硬。对于溶解在贱金属中的合金原子也是如此，然后沉淀出来。原子离开，但变形仍然存在，金属更难。

粒度也很重要。一般来说，细粒金属在室温下具有更好的性能。尺寸由冷却速率决定。快速冷却导致更小的颗粒，反之亦然。但是事实上，晶粒尺寸，晶界结构和相位都是重要的。总体而言，这些特征总体上决定了金属的能力和实用性。

总之，金属的整体微观结构决定了它的特性。今天，我们使用的每种金属都是合金，添加了一种或多种元素来修改，调整，修正或改变母材的微观结构，从而创建一个能更好地满足我们需求的多相系统。每次我们把火炬放在金属上，都会引起相变，影响微观结构。