Katedra Metaloznawstwa i Technologii

Materiałowych

Zakład Metaloznawstwa i Obróbki Cieplnej

Wykład 4:

WYKRESY RÓWNOWAGI FAZOWEJ

STOPÓW

Metody sporządzania wykresów

równowagi

-

analiza

cieplna

( termiczna )
-

metody

metalograficzne
-

metody

dylatometryczne
- metody magnetyczne
-

metody

rentgenograficzne

Wykresy równowagi fazowej

-wykreślane są w układzie
temperatura

-

skład

chemiczny i
przedstawiają temperatury,
w których zachodzi
zmiana

liczby

stopni

swobody (

S = n - f + 1

) w

zależności

od

składu

chemicznego stopu.

Układ równowagi o nieograniczonej rozpuszczalności

w stanie stałym

Warunki powstania powyższego układu

( np. Cu-Ni,

Ti-Mo, Cd-Mg )
- identyczna budowa krystalograficzna składników
- różnica wielkości średnic atomów A i B < 15%
- bliskie sąsiedztwo A i B w układzie okresowym
pierwiastków
- zbliżona wartościowość

likwidus

solidus

t

A

t

B

L



L + 

L

L  



S=1-1+1=1

S=1-2+1=0

S=1-1+1=1

S=2-1+1=2

S=2-2+1=1

S=2-

1+1=2

Reguła dźwigni

( odcinków )

t

A

t

B

L



L + 



m



m

L

b

a

Udział faz w
stopie:

m

L

· a = m



· b

m

L

/m



= b/a

m

L

= b/(a+b)

m



= a/(a+b)

Układ z brakiem rozpuszczalności w stanie stałym

t

A

t

B

L + A

L + B

L

E

A + E

B + E

E

(A

+

B

)

Wzór przemiany

eutektycznej:

L

E

 A + B

Przykłady stopów: Cu-Bi,

Zn-Sn

C

D

S=2-1+1=2

S=2-3+1=0

S=2-2+1=1

S=2-1+1=2

S=2-2+1=1

S=2-2+1=1

Cechy

eutektyki

Cechy eutektyki

-

przemiana zachodzi przy stałej temperaturze,

- skład chemiczny cieczy z której powstaje mieszanina
eutektyczna jest zawsze stały i jednakowy niezależnie od
składu stopu,
- udział faz w eutektyce jest stały niezależnie od składu
stopu,
- udział mieszaniny eutektycznej w stopie zmienia się wraz ze
zmianą składu chemicznego stopu.

Mieszaniny

eutektyczne

charakteryzują

się

bardzo

drobnoziarnistą strukturą, małym
stopniem

niejednorodności,

dużą

powierzchnią granic międzyfazowych
co wpływa korzystnie na własności
mechaniczne.

Stopy

eutektyczne

charakteryzują się dobrą lejnością,
małą

tendencją

do

pękania

i

skupioną jamą skurczową.

Układ z ograniczoną rozpuszczalnością w stanie stałym z

przemianą eutektyczną

t

A

t

B

L + 

L + 

L

E

 + E

 + E

E

(

+



)

Wzór przemiany

eutektycznej:

L

E

 

C

+ 

D

Przykłady stopów: Sn-Bi,

Pb-Sn

C

D







+



'



+



'

Przykład: układ

Pb-Sn

Układ z jednostronną rozpuszczalnością w stanie stałym z

przemianą eutektyczną

t

A

t

B

L + 

L + B

L

E

 + E

B + E

E

(

+

B

)

Wzór przemiany

eutektycznej:

L

E

 

C

+ B

C

D





+

B

?

Układ z ograniczoną rozpuszczalnością w stanie stałym z

przemianą perytektyczną

t

A

t

B

L + 

L + 

L

P

 + 

Wzór przemiany

perytektycznej:

L

C

+ 

D

 

P

Przemiana perytektyczna występuje np. w stopach:

Fe - C, Al - Mn

C

D







+



'

Układ z jednostronną rozpuszczalnością w stanie stałym z

przemianą perytektyczną

t

A

t

B

L + 

L + B

L

P

 + B

Wzór przemiany

perytektycznej:

L

C

+ B  

P

C

D



Układ z ograniczoną rozpuszczalnością w stanie ciekłym

z przemianą monotektyczną

t

A

t

B

A + L

2

A + L

1

L

A + 

Wzór przemiany

monotektycznej:

L

1

 A

+ L

2

Przemiana monotektyczna występuje w stopach:

Cu - Pb, Al - Sn





+

A

'

L

1

+ L

2

L

2

L

1

L

2

+

L

L L

1

+L

2

L

2

A

S=2-1+1=2

S=2-2+1=1

S=2-3+1=0

S=2-2+1=1

S=2-3+1=0

S=2-2+1=1

Wzór przemiany

eutektycznej:

L

2

 A

+ 

A+