Materiałoznawstwo metali
Temat: Układy fazowe dwuskładnikowe z eutektyką o ograniczonej rozpuszczalności w stanie stałym.
Bydgoszcz 2004
Spis treści.
3
5
7
9
11
1. Wstęp....................................................................................................
2. Wykresy.................................................................................................
2.1 Stop pierwszy L1..........................................................................
2.2 Stop drugi L2................................................................................
2.3 Stop trzeci L3...............................................................................
3. Wnioski................................................................................................
1. Wstęp.
Wykres równowagi fazowej dwóch metali A i B, które całkowicie rozpuszczają się w sobie wzajemnie w stanie ciekłym, a ich wzajemna rozpuszczalność jest ograniczona tylko w stanie stałym przedstawiony jest poniżej. Oprócz ciekłego roztworu występują dwie fazy, które oznacza się jako kryształy pierwotne a i drugą jako kryształy pierwotne b.Kryształy pierwotne a to roztwór składnika B w składniku A, natomiast kryształy pierwotne b to roztwór metalu A w metalu B. Metodę czytania takiego wykresu przedstawimy
1
poniżej. S2 L S
4
L+a L+b
5 9
13
2
a a+E E+b b
A 3 6 B
a - roztwór B w A E - eutektyka
b - roztwór A w B L – ciecz
Linię pionową oznaczoną przez nas 2-3 przyjęło się nazywać graniczną rozpuszczalnością składnika B w składniku A, zaś pionowa linia oznaczona przez nas 5-6 określa graniczną rozpuszczalność składnika A w składniku B.
Kryształy a po osiągnięciu składu chemicznego określonego punktem 3 stają się roztworem nasyconym, podobnie jest z kryształami b tylko, że one stają się takim roztworem po osiągnięciu punktu 6. Stopy o składach między A-3 i 6-B krzepną jak roztwory stałe ciągłe i w stanie stałym mają jednolitą budowę, to znaczy, że zbudowane są z kryształów a(stopy o składzie A-3) lub kryształów b (stopy o składzie 6-B). Chłodząc stop S poruszamy się na wykresie w dół po linii jego składu zgodnie ze spadkiem temperatury. Pierwszym charakterystycznym punktem jest punkt 7. W tym punkcie rozpoczyna się krzepnięcie polegające na wydzielaniu się z cieczy kryształów pierwotnych roztworu stałego b. Należy pamiętać, iż skład cieczy zmienia się wzdłuż linii likwidus od punktu 7 do 10. Natomiast skład kryształów pierwotnych b zmienia się wzdłuż linii solidus od punktu 8 do 9. Punkt 9 jest punktem przecięcia z linią solidus i po jej przecięciu stop całkowicie krzepnie w postaci kryształów b.To znaczy, że po schłodzeniu stopu poniżej temperatury jaka występuje w punkcie 9 stop funkcjonuje jako ciało stałe o budowie kryształów b.
Inaczej jest ze stopami, których skład waha się między punktami 3-6. W celu pokazania sposobu odczytywania tego wykresu omówimy stop przedstawiony na wykresie jako S2. Chłodząc stop S2 osiągamy punkt 11, rozpoczyna się krzepnięcie i zaczynają wydzielać się kryształy a. Identycznie jak w poprzednim przypadku chłodząc stop skład cieczy zmienia się po linii likwidus od punktu 11 do E, natomiast wytrącające się kryształy a zmieniają swój skład po linii solidus od punktu 12 do 2.
2. Po osiągnięciu temperatury eutektycznej (na wykresie linia oznaczona 2-5). Po przekroczeniu tej temperatury stop składa się kryształów a na tle eutektyki, które tworzą mieszaninę eutektyczną.
2. Wykresy.
2.1 Stop pierwszy L1.
1200- L1 L2 L3
LIKWIDUS
1100- 1
1000-
900-
800-
700- C
600- 4 2 SOLIDUS 2 E
500-
400-
300-
200-
100-
0
A 20 40 60 80 B
Stop nazwany przez nas L1 jest stopem podeutektycznym, ponieważ znajduje się na lewo od stopu eutektycznego, którego skład jest następujący 31% A i 69% B. Nasz stop L1 ma następujący skład 87% A i 13% B. Chłodząc stop L1 po przecięciu linii likwidus rozpoczyna się jego krystalizacja, punkt przecięcia linii L1 z linią likwidus nazwaliśmy 1.
Punkt 1 jest określony przez temperaturę 1080° C i sam określa początek krystalizacji.
Po przekroczeniu linii likwidus w cieczy, której skład zmienia się wzdłuż linii likwidus od punktu 1 do punktu E, krystalizują kryształy pierwotne a, których skład zmienia się na linii solidus od 3 do 4. W obszarze tym wybraliśmy pewien punkt, który charakteryzuje stop w temperaturze 700° C i oznaczyliśmy go jako C. Stop w temperaturze 700° C (punkt C) ma postać krystalizujących kryształów pierwotnych z cieczy. Skład tych kryształów jest następujący: 92% A i 8% B, natomiast ciecz, z której krystalizują kryształy pierwotne ma następujący skład: 23% A i 67% B. Chłodząc dalej stop, czyli obniżając jego temperaturę, osiągamy temperaturę 595° C, czyli na wykresie punkt 2 w tej temperaturze stop składa się z cieczy eutektycznej i kryształów a. W tej temperaturze krzepną resztki cieczy i po zakrzepnięciu wszystkich cząsteczek cieczy stop składa się z mieszaniny eutektycznej czyli kryształów a i eutektyki.
2.2 Stop drugi L2.
1200- L2
1100-
α + C
β+C
700-
D
β
ciusiek