碳元素为什么只能在铁中形成间隙固溶体

二、合金的晶体结构
工业上使用的金属材料大多数是合金.由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质叫合金.
组成合金最基本的、独立的物质称为组元.一般说,组元就是组成合金的元素或是稳定的化合物.当不同的组元组成合金时,这些组元之间由于物理的和化学的相互作用,形成具有一定晶体结构和一定成分的相.相是指合金中结构相同、成分和性能均一,并以相界面相互分开的组成部分.由一种固相组成的合金叫单相合金,由几种不同的相组成的合金称为多相合金.不同的相具有不同的晶体结构,合金按相的晶体特点可分为固溶体和金属化合物两大类.
（一）固溶体
合金的组元之间以不同的比例相互混合,混合后形成的固相晶体结构与组成合金的某一组元相同,这种固相就叫固溶体.这一组元称为溶剂,而其他组元称为溶质.固溶体有置换固溶体和间隙固溶体两大类.
1． 置换固溶体 置换固溶体是指溶质原子位于溶剂晶格的某些格点位置上所形成的固溶体,犹
如这些结点上的溶剂原子被溶质原子所置换一样,
所以叫置换固溶体.如图1-2a所示.
金属元素彼此之间一般都能形成置换固溶体.
但由于固溶度的大小往往相差很大,所以有的溶质
组元在固溶体中的浓度（固溶度）有一定的限制,
这种固溶体就叫有限固溶体.有的溶质却能以任意
比例溶人溶剂,其溶解度可达100％,这种固溶体
称无限固溶体.
2．间隙固溶体 一些原子半径很小的溶质原子 图1 -2 置换固溶体(a)和间隙固溶体(b)
溶入溶剂中时,不是占据溶剂晶格的正常结点位置,而是填入到溶剂晶格的间隙中,形成间隙固溶体,其结构如图1-2b所示.形成间隙固溶体的溶质元素,都是属于半径小于0.lnm的非金属元素,如H、O、 N、C、B等,而溶剂元素都是过渡族元素.
溶质原子溶人溶剂后,将使溶剂的晶格常数改变,并使晶格发生畸变.溶入的溶质原子越多,溶剂晶格畸变也越大.当溶质原子较小时,溶剂晶格畸变也较小.由于溶剂晶格中的间隙是有一定限度的,所以间隙固溶体都是有限固溶体.
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