合金是指两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结，或用其他方法组合而成的具有金属特征的物质。合金具有较高的强度、硬度以及某些优异的物理、化学性能和力学性能，且价格相对低廉，是工业上广泛使用的金属材料。

组成合金的最基本的、独立的物质称为组元。一般来说，组元就是组成合金的元素，但有时也可将稳定的化合物作为组元，如铁碳合金中的Fe3C。合金中化学成分和结构相同，与其他组成部分有界面分开的独立均匀的组成部分称为“相”。

相图是对合金材料性质进行研究和开发的非常有用的工具，对材料的生产加工也具有指导作用，通过本章对相图知识的学习，应掌握和了解相图的建立方法，运用相律和杠杆定律对典型相图（匀晶相图、共晶相图、包晶相图）进行分析，掌握共晶反应、匀晶反应、包晶反应的特点。

合金的相结构实质是合金中的晶体结构。根据合金中各元素间的相互作用，合金中的相可分为固溶体、金属化合物两类。

一、固溶体

合金中一组元作为溶质固溶在另一组元溶剂的晶格中，并保持溶剂晶格类型的金属固相，称之为固溶体。一般含量多者为溶剂，含量少者为溶质。例如，钢组织中的铁素体相就是碳在体心立方晶格α-Fe中的固溶体。根据溶质原子在溶剂晶格中所占位置，可将固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体两种类型。

1．置换固溶体

溶质原子占据溶剂晶格部分结点位置而形成的固溶体称为置换固溶体。按溶质固溶度不同，置换固溶体又可分为有限固溶体和无限固溶体两种。其固溶度主要取决于组元闾的晶格类型、原子半径和原子结构。实践证明，大多数合金只能有限固溶，且固溶度随着温度的升高而增大。只有两组元晶格类型相同、原子半径相差很小时，才可以形成无限固溶体。

2．间隙固溶体

溶质原子占据溶剂晶格的间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体。由于溶剂晶格的间隙有限，间隙固溶体只能有限固溶溶质原子，只有在溶质原子与溶剂原子半径的比值小于0.59时，才能形成间隙固溶体。间隙固溶体的固溶度与温度、溶剂溶质原子半径比值和溶剂品格类型等有关。

无论是置换固溶体，还是间隙固溶体，异类原子的插入都将使固溶体晶格发生畸变，增大位错运动的阻力，使固溶体的强度、硬度提高。这种通过溶入溶质原子形成固溶体，从而使合金强度、硬度升高的现象称为固溶强化。固溶强化是强化金属材料的重要途径之一。

实践证明，只要适当控制固溶体中溶质的含量，就能在显著提高金属材料强度的同时仍然使其保持较高的塑性和韧性。

二、金属化合物

金属化合物是指合金组元间发生相互作用而形成的具有金属特性的合金相。例如铁碳合金中的渗碳体就是铁和碳组成的化合物Fe3C，金属化合物具有与其构成组元晶格截然不同的特殊晶格，熔点高，硬而脆。合金中出现金属化合物时，通常能显著地提高合金的强度、硬度和耐磨性，但塑性和韧性也会明显降低。