AKADEMIA BYDGOSKA IM. KAZIMIERZA WIELKIEGO

WYDZIAŁ MATEMATYKI, TECHNIKI I NAUK PRZYRODNICZYCH

Sprawozdanie z laboratorium Materiałoznawstwa Metali

Temat ćwiczenia :

UKŁADY FAZOWE Z FAZĄ MIĘDZYMETALICZNĄ

WYKONALI :

MARCIN MARMUROWICZ

TOMASZ MŁYNARCZYK

MICHAŁ JANCZUR

II ROK WT - gr.e

Spis treści :

1. Wstęp 3

2. Układ równ. faz 5

3. Stop I 6

4. Stop II 7

5. Stop III 8

6. Wnioski 9

1.Wstęp

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobem sporządzania wykresu równowagi z fazą międzymetaliczną. Ćwiczenie polega także na zapoznaniu się ze sposobem ustalania składu wydzielonych kryształów i pozostałej cieczy.

Wiele metali tworzy między sobą związki o charakterze metalicznym (np. Al₂Cu) lub z niemetalami (np. Fe₃C). Związek międzymetaliczny A_mB_n nie krystalizuje w strukturze sieci któregoś ze swoich składników, lecz ma własną sieć, strukturę typową dla związku, w której atomy obu składników A i B są wbudowane w odpowiednim związkowi stosunku m:n (oznaczamy Z). Stop Z krzepnie (po osiągnięciu maksimum) w stałej temperaturze pod postacią kryształów Z. Krzepnie więc jak czysty pierwiastek i krzywa chłodzenia ma tylko jeden przystanek temperatury. Podczas ogrzewania stop Z jest w stanie stałym aż do chwili początku topnienia w punkcie maksimum przy stałej temperaturze. Zawiera wówczas w stanie ciekłym nie molekuły Z, lecz pierwiastki A i B rozpuszczone w sobie w stosunku atomowym m:n. Mówimy, że związek metaliczny jest trwały poniżej linii likwidus. Wykres równowagi faz można rozpatrywać ogólnie jako dwa leżące obok siebie wykresy i odpowiednio odczytywać procesy zachodzące przy chłodzeniu wszystkich innych stopów. Np. w układzie z ograniczoną rozpuszczalnością np. składnika B w składniku A, stop L w temperaturze pokojowej składa się z kryształów α i kryształów Z. Przy ogrzewaniu kryształy α bogacą się w składnik B czerpiąc go od Z tak, że po osiągnięciu jednorodnego pola, stop składa się tylko z kryształów α.

Należy bronić się przed błędnym poglądem, że przy rozpuszczaniu kryształów Z, molekuły Z są wbudowywane do kryształów α jako składowe części sieci. W rzeczywistości istnieje sieć A z wbudowanymi w nią atomami B.

W sieciach niektórych związków atomy jednego pierwiastka można zastąpić atomami innego pierwiastka. Sieć związku zachowuje swą charakterystyczną budowę, ale nie mamy do czynienia ze związkiem o stałym stosunku, lecz z kryształem roztworu stałego pierwiastka w związku międzymetalicznym γ.

2.Układ z fazą międzymetaliczną

3. Stop nr.I

• stop zaczyna krzepnąć w temperaturze 1150°C.(pkt. 1),

• wydzielają się kryształy roztworu α,

- stop ten nie osiągną stałej temperatury eutektyki a podczas dalszego chłodzenia zaczną wydzielać się tylko kryształy α (pomiędzy pkt.2 a 3),

- po skrzepnięciu w miarę chłodzenia mogą w stopie zachodzić jeszcze przemiany z zakresu rozpuszczalności w stanie stałym. Z kryształów α w miarę obniżania się temperatury wydzielać się będą wtórne kryształy γ₁ .

Dla stopu L₁ zawartość wagowa faz wynosi:

55,4% fazy pierwotnych kryształów α, a 45,5% fazy ciekłej o składzie punktu c”

Dla cieczy o składzie c” zawartość poszczególnych składników wynosi:

33,6% zawartość składnika Z, a 66,4% zawartość składnika A

4.Stop nr.II

• stop ten zaczyna krzepnąć w temp 950°C (pkt. 4),

• wydzielają się kryształy roztworu γ₁ ,

- przy dalszym chłodzeniu stop osiąga linię eutektyki (600°C) pkt.5, po przekroczeniu jej z cieczy wydzielają się równocześnie kryształy α i γ₁, co zachodzi aż do całkowitego wyczerpania się cieczy.

Dla stopu L₂ zawartość wagowa faz wynosi :

64,7% fazy ciekłej o składzie pkt. d', a 35,3% fazy pierwotnych kryształów γ_1.

Dla cieczy o składzie pkt. d' zawartość poszczególnych składników wynosi:

12,8% zawartość kryształów A, a 87,2% zawartości składnika Z

5.Stop nr.III

• stop zaczyna krzepnąć w temperaturze 950°C.(pkt. 7),

• podczas dalszego chłodzenia wydzielają się kryształy γ₂,

• podczas dalszego chłodzenia stop osiąga temperaturę eutektyczną (880°C, pkt.8),po przekroczeniu tej temperatury z cieczy wydzielają się równocześnie kryształy γ₂ i α, co zachodzi aż do całkowitego wyczerpania się cieczy.

Dla stopu L₃ zawartość wagowa faz wynosi:

60% fazy pierwotnych kryształów γ₂ , a 40% fazy ciekłej o składzie punktu h”,

Dla cieczy o składzie h” zawartość poszczególnych składników wynosi:

28,6% zawartość składnika Z, a 71,4% zawartość składnika B.

6.Wnioski

Różnica występująca pomiędzy układem z fazą międzykrystaliczną, a rozpatrywanymi uprzednio układami (perytektyką) jest następująca: w przemianie perytektycznej bez występowania związku międzymetalicznego roztwór stały ma sieć opartą na sieci jednego ze składników, natomiast związek międzykrystaliczny, trwały poniżej linii solidusu, tworzy kryształy oparte na sieci własnej związku miedzykrystalicznego.

3

5

---