1.3.1　单相组织

只有一种相组成的组织称为单相组织。纯金属、单相固溶体合金、多数陶瓷材料以及纯的非晶态聚合物材料等只有一种相组成。在这种情况下，组织和相的概念基本上无区别，只是在组织的描述中更注重相的大小问题。另外，对非晶材料，也无须用组织概念进行描述。

图1-28是工业纯铁和H70（70%Cu+30%Zn）黄铜的组织照片，组成组织的只有一种相。

在介绍体心立方晶格时介绍过铁在室温下属于体心立方晶体，称为α-Fe，也叫α相。从图1-28（a）中看出，工业纯铁的组织是由许多晶粒组成的，每一个晶粒都是一个α相的单晶体，看到的是某个切面上的晶界。从原子组成来说，工业纯铁除了铁以外还含有C、Mn、Si、S、P等杂质原子，因而，每个晶粒内部还存在一定数量的点缺陷：空位、间隙原子（C）、置换原子，还会存在一些夹杂物（除α相以外的其他相，如硫化物、氧化物等），照片中的黑点有的就是夹杂物。除点缺陷以外，还有位错和亚晶界。点缺陷、位错和亚晶界在光学显微镜下是看不出来的，只有在透射电镜下能观察到位错和亚晶界。

H70黄铜是Cu-Zn合金，w_Cu=70%，w_Zn=30%，是Zn溶解到Cu中形成的置换固溶体，属于面心立方晶格，也是单相组织，如图1-28（b）所示。

图1-28　单相组织

从组织层次来说，表征单相组织的参数是晶粒尺寸。因为组织很小，观察时要先经过放大，为了衡量晶粒的大小，在照片的右下方要有标尺。根据图1-28中的标尺，可以看出该照片显示的工业纯铁的晶粒直径大约为20μm，而H70黄铜的晶粒直径大约为50μm，更准确的数据需要测量大量晶粒直径后取其平均值。

高纯的陶瓷材料采用高纯度的陶瓷粉经过烧结而成，表现为单相颗粒状组织，有些经腐蚀后在扫描电镜下可直接观察到晶粒表面，如图1-29所示。

图1-29　陶瓷腐蚀后的形貌

高分子材料形成晶体时可以出现多种组织形态，如图1-30所示是PE的一些组织。

图1-30　PE（聚乙烯）的组织

单相组织的屈服强度与晶粒直径的关系可以用霍尔-佩奇公式计算：

R_s=R₀+kd^-1/2　　（1-13）

式中，R_s是多晶体的屈服强度；R₀是单晶体的屈服强度；d是晶粒直径。由此看出，晶粒越细小，屈服强度越高，所以，在实际中应尽量减小晶粒尺寸以提高材料的屈服强度。