结构推理
试分析H、N、C、B在和中形成固熔体的类型、存在位置和固溶度(摩尔分数)。各元素的原子半径如下:H为0.046nm,N为0.071nm,C为0.077nm,B为0.091nm,为0.124nm,为0.126 nm。
【正确答案】Α-Fe为体心立方点阵,致密度虽然较小,但是它的间隙数目多且分散,因而间隙半径很小:=0.291,R=0.0361nm;=0.154,R=0.0191nm。
H,N,C,B等元素熔人。α-Fe中形成间隙固熔体,由于尺寸因素相差很大,所以固熔度(摩尔分数)都很小。例如N在α-Fe中的固熔度(摩尔分数)在590℃时达到最大值,约为,在室温时降至;C在α-Fe中的固溶度(摩尔分数)在727℃时达最大值,仅为,在室温时降至。所以,可以认为碳原子在室温几乎不熔于α-Fe中,微量碳原子仅偏聚在位错等晶体缺陷附近。假若碳原子熔入。α-Fe中时,它的位置多在α-Fe的八面体间隙中心,因为。α-Fe中的八面体间隙是不对称的,形为扁八面体,[100]方向上间隙半径r=0.154R,而在[110]方向上,r=0.633R,当碳原子熔入时只引起一个方向上的点阵畸变。硼原子较大,熔人间隙更为困难,有时部分硼原子以置换方式熔人。氢在α-Fe中的固熔度(摩尔分数)也很小,且随温度下降时迅速降低。
以上元素在γ-Fe。中的固熔度(摩尔分数)较大一些。这是因为γ-Fe具有面心立方点阵,原子堆积致密,间隙数目少,故间隙半径较大:=0.414,R=0.0522nm;=0.225,R=0.0284 nm。故上述原子熔入时均处在八面体间隙的中心。如碳在γ-Fe中最大固熔度(质量分数)为;氮在γ-Fe中的最大固熔度(质量分数)约为。
【答案解析】