BUDOWA STOPÓW

1. Fazy stopowe

 Stop

– tworzywo składające się z metalu stanowiącego

osnowę, do którego wprowadzono co najmniej jeden

pierwiastek (metal lub niemetal) w celu zmiany jego

właściwości w żądanym kierunku.

 W stanie ciekłym składniki stopów rozpuszczają się

zwykle bez ograniczeń tworząc

roztwory ciekłe

(

fazy

ciekłe) o nieograniczonej rozpuszczalności.

 Faza

–fizycznie odrębna, chemicznie jednorodna i

teoretycznie dająca się oddzielić część materiału.

 Stopy mogą być zbudowane z następujących faz:

 Faz prostych

czyli pierwiastków (brak wzajemnej

rozpuszczalności składników)

 Roztworów stałych

(rozpuszczalność składników)

 Faz międzymetalicznych

Roztwór stały

–

jednorodna faza złożona co najmniej z 2

rodzajów atomów. Cechy charakterystyczne:

 Roztwór ma typ struktury krystalicznej składnika

stanowiącego podstawę roztworu – rozpuszczalnika.

 Wyróżnia się roztwory stałe

różnowęzłowe (a) i

międzywęzłowe (b).

 Roztwory różnowęzłowe

tworzą się w wypadku

zbliżonych promieni atomowych składników.

 Roztwory międzywęzłowe

tworzą metale przejściowe

(np. Fe, Ti) z pierwiastkami niemetalicznymi o bardzo
małych promieniach atomowych (H, C, N).

 Rozkład atomów rozpuszczalnika i pierwiastka

rozpuszczonego jest przypadkowy.

 Sieć krystaliczna roztworu jest zniekształconą siecią

rozpuszczalnika.

 Zniekształcenie sieci i naprężenia wewnętrzne w

roztworze są powodem:

 Mniejszej plastyczności
 Większej wytrzymałości
 Mniejszej przewodności elektrycznej w porównaniu z

rozpuszczalnikiem

Fazy międzymetaliczne

– struktura i właściwości pośrednie

między roztworem stały i związkiem chemicznym.

Cechy charakterystyczne:
 Struktura krystaliczna odmienna od struktury

składników

 Uporządkowane rozmieszczenie atomów składników w

sieci, stała proporcja atomów, np. Fe

3

C

 Wiązanie metaliczne

2. Wykresy układów równowagi faz stopowych

(Wykresy układów równowagi fazowej)

(Wykresy fazowe)

 Układ – wszystkie możliwe stopy utworzone przez te

same składniki,

np. układ Fe-C, czyli wszystkie stopy utworzone przez

Fe i C.

 Wykresy przedstawiają budowę fazową/strukturę

stopów danego układu w funkcji składu chemicznego i
temperatury.

t

t

E

E

B

A

L

E





 



t

t

E

E

L

E





 







3. Wykres układu równowagi fazowej żelazo-

cementyt

(Fe-Fe

3

C)

Układ Fe-Fe

3

C jest częścią układu Fe-C do zawartości 6,7 % masy C.

Składniki układu:

 Żelazo

występujące w 2 odmianach alotropowych

Feα do 912ºC i Feγ
od 1394ºC do 1535 ºC (t. topnienia) od 912ºC do 1394ºC

Właściwości mechaniczne: 70 HB, A=50%

 Cementyt

– faza międzymetaliczna (międzywęzłowa) zawierająca

6,7% węgla, krystalizująca w temperaturze 1252ºC.

Właściwości mechaniczne: 700 HB, A=0%

Opis faz występujących w układzie Fe-Fe

3

C

1. Roztwór ciekły L
2. Ferryt (α)

– międzywęzłowy roztwór stały węgla w Feα

o maksymalnej zawartości węgla 0,022 % w
temperaturze 727ºC

3. Austenit (γ)

-

międzywęzłowy roztwór stały węgla w Fe

γ o maksymalnej zawartości węgla 2,14 % w
temperaturze 1147ºC

4. Cementyt -

faza międzymetaliczna (międzywęzłowa)

zawierająca 6,7% węgla, krystalizująca w
temperaturze 1252ºC

γ

0,76%C

 Fe

3

C

6,7%C

+ α

0,022%C

(perlit)

Wykres układu równowagi fazowej Fe-Fe

3

C – opis mikrostruktury

stopów