Akademia Bydgoska

im. Kazimierza Wielkiego

w Bydgoszczy

Sprawozdanie

Temat: UKŁADY FAZOWE DWUSKŁADNIKOWE Z EUTEKTYKĄ O OGRANICZONEJ ROZPUSZCZALNOŚCI.

Wykonali:

Agnieszka Kaczmarek

Piotr Sadza

II WT gr. b

Spis treści

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

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

3) Wykres układu fazowego dwuskałdnikowego z eutektyką

o ograniczonej rozpuszczalności....................................................6

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

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

3.3) Omówienie stopu III..........................................................8

3) Literatura.....................................................................................9

1) Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z konstrukcją układu fazowego dwuskałdnikowego z eutektyką o ograniczonej rozpuszczalności.

2) Wiadomści ogólne

Układ równowagi fazowej dwu metali A i B, które całkowicie rozpuszczają się wzajemnie w stanie ciekłym, a tylko ograniczenie w stanie stałym, tworząc eutektykę przedstawiono na rysunku. Oprócz ciekłego roztworu występują wówczas dwie fazy: kryształy roztworu stałego składnika B w składniku A (oznaczone jako kryształy  oraz kryształy roztworu stałego składnika A w składniku B (oznaczone jako kryształy β). Pionowa linia 2-3 określa graniczną rozpuszczalność składnika B w składniku A, a linia pionowa 5-6 określa graniczną rozpuszczalność składnika A w składniku B. Kryształy B po osiągnięciu składu chemicznego danego punktem 3, a kryształy β - punktem 6 stają się roztworami nasyconymi.

Stopy o składach pomiędzy punktami A-3 oraz 6-B krzepną podobnie jak roztwory stałe ciągłe w stanie stałym zbudowane są z jednorodnych kryształów roztworu  lub . Tak na przykład krzepnięcie stopu I według rysunku rozpoczyna się w temperaturze punktu 7 i polega na wydzielaniu się z cieczy, o składzie chemicznym zmieniającym się wzdłuż linii likwidus od punktu 7 do punktu 10, kryształów roztworu stałego  o składzie chemicznym zmieniającym się wzdłuż linii solidus od punktu 8 do punktu 9, aż do całkowitego wyczerpania cieczy.

Środkowa część układu, obejmująca stopy o koncentracji pomiędzy punktami 3 i 6, jest zupełnie podobna do poprzednio omówionego przypadku eutektyki, z tą jednak różnicą, że przy krzepnięciu początkowo wydzielać się będą kryształy roztworu stałego  lub , w zależności od tego, czy będą to stopy podeutektyczne czy nadeutektyczne. Ponadto linia eutektyczna 2-E-5 nie sięga do pionowych odpowiadających czystym składnikom, jak to było przy całkowitym braku rozpuszczalności w stanie stałym, lecz kończy się w punktach 2 oraz

5, odpowiadających nasyconym roztworom _ i _ (eutektyka jest więc w tym przypadku mieszaniną obu nasyconych roztworów stałych  i ). Dla przykładu omówiony będzie przebieg przemian przy chłodzeniu stopu podeutektycznego II według rysunku. Stop taki zaczyna krzepnąć w temperaturze punktu II. Z cieczy o zmieniającym się składzie chemicznym 12-2. Po osiągnięci temperatury eutektycznej stop składa się z cieczy eutektycznej (L_E) oraz kryształów (β). Zgodnie z regułą dźwigni ilościowy stosunek tycz faz wynosi:

W temperaturze eutektycznej z cieczy wydzielają się równocześnie kryształy _ i _, tworząc mieszaninę eutektyczną. Po zakrzepnięciu stop będzie się składał z pierwotnie wydzielonych kryształów _ na tle eutektyki. Przy dalszym ostyganiu żadne zmiany w strukturze stopu już nie zachodzą. Składniki fazowe strukturalne, występujące

w poszczególnych polach układu, podano na rysunku.

3) Wykres układu fazowego dwuskładnikowego z eutektyką o ograniczonej rozpuszczalności.

Dla tego typu wykresów rozróżniamy dwa rodzaje kryształów roztworu stałego. Jeden ze składników lub oba są w stanie przyjąć do swojej sieci ograniczoną liczbę atomów drugiego składnika.

Przy powstawaniu kryształów roztworu można więc ograniczyć

się w wyborze składu do dwóch małych obszarów. Leżący między nimi obszar braku rozpuszczalności stanowi tzw. Zakres mieszanin roztworów.

3.1) Omówienie stopu I

Zawartość składnika B / zawartość składnika A =

Schładzając stop I do temp. 1200 nie następują żadne zmiany - stop jest cieczą. Poniżej linii likwidus punkt 1' następuje początek krystalizacji. Tworzą się kryształy A. W punkcie pierwszym zawartość cieczy wynosi 45% składnika A i 55% składnika B. Zawartość kryształów wynosi 100% A. Skład procentowy fazy ciekłej wynosi 63,6 % natomiast kryształów 36,4 %. Ochładzają stop do temp. 700 C punkt 1'' leżącej na linii eutektycznej zanika ciecz. Przy osiągnięciu temperatury eutektycznej stop będzie się składał z kryształów A oraz cieczy eutektycznej.

Przy stałej temperaturze następuje krzepnięcie cieczy eutektycznej.

Po przekroczeniu tej linii występuje ciało stałe składające się z eutektyki

i kryształów A.

3.2) Omówienie stopu II

Zawartość składnika B / zawartość składnika A =

Powyżej punktu 2' stop jest cieczą. Dopiero po przekroczeniu linii likwidus zaczynają pojawiać się pierwsze kryształy B+L występujące jeszcze wraz z cieczą. W punkcie drugim zawartość cieczy wynosi 75% składnika B i 25% składnika A. Zawartość kryształów B wynosi 95% B

+ 5% A. Skład procentowy fazy ciekłej wynosi 75 % natomiast kryształów 25 %. Przy osiągnięciu temperatury eutektycznej stop będzie się składał z kryształów β oraz cieczy eutektycznej. Przy stałej temperaturze następuje krzepnięcie cieczy eutektycznej.

Po przekroczeniu punktu 2'' leżącego na linii euutektycznej (temp 700C) nastąpił całkowity zanik cieczy, a powstał stop ciała stałego składający się z eutektyki wraz z kryształami β i A''.

3.3) Omówienie stopu III

Zawartość składnika B / zawartość składnika A =

Powyżej punktu 3' występuje ciecz. Po schłodzeniu poniżej temp. 950C zaczynają pojawiać się pierwsze kryształy β występujące wraz

z cieczą. W punkcie trzecim zawartość cieczy wynosi 17 % składnika A i 83 % składnika B. Zawartość kryształów β wynosi 95% B + 5% A. Skład procentowy fazy ciekłej wynosi 50 % natomiast kryształów 50 %. Do temperatury odpowiadającej linii solidus punktu 3'' występuje jeszcze ciecz. Po przekroczeniu pkt. 3'' tworzy się czysty kryształ β. Gdy kryształ ten zostanie schłodzony poniżej temp. 500C (pkt. 3''') tworzą się kryształy β i wtórne kryształy A''.

4) Literatura:

1. Ciszewski A, Radomski T, „Ćwiczenia laboratoryjne z materiałoznawstwa” Oficyna Wyd Polit. Warszawskiej W-wa 1995.

2. Dobrzański L.A, Nowosielski R „Metody badań metali i stopów” T1 i T2 Wyd Politechniki Śląskiej, Gliwice 1986.

3. Dobrzański L.A „materiałoznawstwo z podstawami nauki o materiałach” WTN W-wa 1998.

Janas R, „Materiałoznawstwo z ćwiczeniami laboratoryjnymi” PWN

W-wa 1987.

1

---