Wykresy równowagi fazowej

1. Liczba stopni swobody (reguła faz Gibasa) i jej wpływ na kształt krzywych chłodzenia i nagrzewania

- określa liczbę stopni swobody układu, tzn. liczbę zewnętrznych i wewnętrznych czynników które można zmieniać, nie powodując zmiany liczby faz f w układzie. S = n – f + 1

- stopniami swobody z są parametry określające stan termodynamiczny układu, takie jak temperatura, ciśnienie i stężenie składników, które niezależnie mogą ulegać zmianom

- dla układu dwuskładnikowego:

- gdy w stanie równowagi f = 1 -> s = 2 (temperatura i stężenie mogą ulegać zmianie)

- gdy w stanie równowagi f = 2 -> s = 1 (temperatura lub stężenie może ulegać zmianie)

- gdy w stanie równowagi f = 3 -> s = 0 (temperatura = const, stężenie = const)

- stan równowagi w przypadku f > 3 jest niemożliwy.

1. Maksymalna liczba współistniejących w równowadze faz w układzie jedno- i dwuskładnikowym

- równowaga czterech i więcej faz w układach dwuskładnikowych jest niemożliwa

- równowaga trzech faz jest możliwa tylko w jednej stałej temperaturze przy określonym stężeniu składników w fazach; liczba stopni swobody równa się zeru

- w układach jednoskładnikowych maksymalna liczba współistniejących ze sobą faz wynosi 2, tylko w ściśle określonej temperaturze, która nie może być zmieniona, gdyż jedna z faz zniknie. S=0

1. Nieograniczona rozpuszczalność składników stopu w układzie dwuskładnikowym A-B

- wykres składa się z dwóch linii ułożonych na kształt soczewki. Powyżej górnej linii, zwanej likwidusem, trwały jest roztwór ciekły L, między liniami górną i dolną trwała jest mieszanina roztworu ciekłego i stałego α, a poniżej dolnej linii zwanej solidusem, trwały jest roztwór stały α. Wykres taki można zbudować na podstawie krzywych nagrzewana i chłodzenia. Typowy dla stopów Cu-Ni

- drugi typ charakteryzuje się istnieniem minimum na linii likwidus i solidus. Wykresy te charakteryzuje się podobnie jak bez minimum. Odrębnego omówienia wymaga jedynie stop o składzie c_min. Przy tym składzie linie likwidus i solidus stykają się. Układy tego typu tworzą żelazo z chromem i wanadem, miedź ze złotem i manganem, nikiel ze złotem, palladem lub platyną i inne.

1. Ograniczona rozpuszczalność składników stopu w układzie dwuskładnikowym A-B,

2. Wydzielanie fazy drugorzędowej (przyczyny, miejsce w strukturze, wpływ na własności)

- Przyczyną powstania jest przekroczenie linii granicznej rozpuszczalności. W stopach bez eutektyki jeko faza strukturalnie wolna zwykle występuje na granicach ziaren. W stopach z eutektyką zwykle nie tworzy nowych osobnych wydzieleń lecz tylko pogrubia wydzielenia wcześniej istniejące.

1. Przemiana eutektyczna w układzie dwuskładnikowym

- ciecz o składzie punktu e (eutektycznego) ulega przy chłodzeniu rozkładowi na mieszaninę czystych składników zwaną eutektyką, a przy nagrzewaniu następuje proces odwrotny

- zgodnie z regułą faz przemiana ta przebiega w stałej temperaturze (eutektycznej), gdyż S=0

1. Eutektyka (definicja, struktura, własności)

- z greckiego „łatwo topliwy”, drobnokrystaliczna mieszanina powstała przez jednoczesną krystalizację kryształów z cieczy, drobna mieszanina dwóch faz, ma ściśle określony skład chemiczny i stałą temperaturę krzepnięcia

- drobnoziarnista struktura, co sprzyja większej jednorodności stopu

- wpływa to korzystnie na własności mechaniczne

- niska temperatura topnienia, dobra lejność, mała tendencja do pękania na gorąco, mają skoncentrowaną jamę skurczową

- są chętnie stosowane w przemyśle odlewniczym, wiele z tych stopów wykazuje własności nadplastyczne

1. Struktura i własności stopu przedeutektycznego lub zaeutektycznego (układ dwuskładnikowy)

- stop przedeutektyczny (podeutektyczny): struktura: mieszanina pierwotnie wydzielonych dużych kryształów metalu A i drobnoziarnista mieszanina eutektyczna metali A i B; stężenie c<c_E; znajduje się w nich nadmiar kadmu i jego kryształy krystalizują z cieczy począwszy od punktu 1 aż do temperatury eutektycznej

- stop zaeutektyczny (nadeutektyczny): struktura: mieszanina pierwotnie wydzielonych dużych kryształów metalu B i drobnoziarnista mieszanina eutektyczna metali A i B; stężenie c>c_E; znajduje się w nich nadmiar bizmutu w stosunku do stopu eutektycznego, krzepnięcie rozpoczyna się od wydzielenia się z cieczy kryształów tego składnika