Akademia Bydgoska

im. Kazimierza Wielkiego

w Bydgoszczy

Sprawozdanie

Temat: UKŁADY FAZOWE DWUSKŁADNIKOWE Z EUTEKTYKĄ Z BRAKIEM ROZPUSZCZALNOŚCI W STANIE STAŁYM.

Wykonali:

Agieszka Kaczmarek

Piotr Sadza

II WT gr. b

Spis treści

1. Cel ćwiczenia.....................................................................................2

2. Wiadomości ogólne............................................................................3

3. Wykres układu fazowego dwuskałdnikowego z eutektyką z brakiem rozpuszczalności w stanie stałym........................................................6

3.1) Omówienie stopu I................................................................7

3.2) Omówienie stopu II...............................................................8

3.3) Omowienie stopu III.............................................................10

3) Literatura........................................................................................12

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się metodą konstrukcji wykresu układu

fazowego dwuskładnikowego z eutektyką z brakiem rozpuszczelności w stanie stałym.

2) Wiadomości ogólne

Najprostszą metodą wyznaczania układu równowagi fazowej jest analiza cieplna stopów, oparta na pomiarze zmian temperatury podczas równomiernego nagrzewania lub studzenia stopu.

Rozpatrzymy układ, w którym metale A i B w stanie ciekłym rozpuszczają

się w sobie całkowicie, a w stanie stałym nie rozpuszczają się wcale i tworzą tzw. mieszaninę dwu metali. Dla uproszczenia założymy, że poszczególne stopy

A i B różnią się składem chemicznym, a więc np.:

stop 1 - 80% metalu A i 20% metalu B,

stop 2 - 60% metalu A i 40% metalu B,

stop 3 - 40% metalu A i 60% metalu B,

stop 4 - 20% metalu A i 80% metalu B,

poddajemy każdy z tych stopów ogrzaniu i chłodzeniu, zapisując jednocześnie

w jednakowych odstępach czasu temperaturę. Po naniesieniu wyników pomiaru

na układ współrzędnych otrzymujemy następujący wykres (rys. 1).

Zmiany fazowe łączą się ściśle ze zmianą energii wewnętrznej stopu

i towarzyszy im zawsze wydzielanie lub pochłanianie ciepła, a na krzywych temperatur następują przystanki, gdy zachodzi przemiana fazowa.

Z rysunku 1 widać, że stop 1 rozpoczyna krzepnięcie przy temperaturze

t₁, w której wykrystalizowuje się czysty metal A, wobec czego ciecz ubożeje w metal A i skład jej zmienia się wraz obniżeniem temperatury. Wykrystalizowany

z cieczy metal nazywamy metalem pierwotnym.

t A 1 2 3 4 B t A 1 2 3 4 B

t_A

t₁

t_B

t₂

t₄

_E t₃

Czas 0

Rys.1 Wykreślenie podwójnego układu równowagi metali A i B na podstawie krzywych ogrzewania i chłodzenia.

W temperaturze t₃ ciecz ma skład odpowiadający punktowi E, w tym momencie zaczyna krystalizować mieszanina obu metali. Punkt E nazywamy punktem eutektycznym, a tworzącą się mieszaninę eutektyczną lub eutektyką.

Przebieg krzepnięcia stopu 4 jest podobny, jak stopu 1, przy czym w temperaturze t₄ wykrystalizowuje czysty metal B. Stopy leżące na lewo od punktu E nazywamy podeutektycznymi. Stopy leżące na prawo od punktu E nazywamy nadeutektycznymi.

Każdy podwójny układ równowagi fazowej składa się z oddzielnych pól ograniczonych liniami, z których każde przedstawia zakres istnienia w stanie równowagi określonych faz.

Dla każdego stopu można w każdej temperaturze wyznaczyć wagową zawartość poszczególnych faz za pomocą reguły dźwigni. W tym celu zakładamy, że odległość mierzona wg prostej poziomej między poszczególnymi fazami wynosi wagowo 100%. Wówczas poszczególne odcinki poziome, mierzone w tej samej skali mają się do siebie w stosunku odwrotnym do zawartości procentowej poszczególnych faz lub składników.

L

a b c d

0 20 40 60 80 100%

A B

Reguła dźwigni nie może by użyta do wyznaczania ilości składników strukturalnych stopu, jeżeli składają się one z więcej niż jednej fazy, gdyż w wielu przypadkach daje ona wówczas fałszywe wyniki. Przykładowo stosunek wagowy zawartości w stopie L pierwotnych kryształów A_I do eutektyki może być określony przy pomocy reguły dźwigni tylko w temperaturze gdy stop eutektyczny jest jedną fazą, tzn. na poziomej linii eutektyki.. podana zasada ma zastosowanie do wykresów równowagi faz również w przypadku ograniczonej rozpuszczalności składników w stanie stałym.

1

1

Temperatura

---