AKADEMIA BYDGOSKA
IM. KAZIMIERZA WIELKIEGO
W BYDGOSZCZY
SRAWOZDANIE
TEMAT: . Układy fazowe z perytektyką.
Wykonali:
Agnieszka Kaczmarek
Piotr Sadza
II WT gr. b
Spis treści
1. Cel ćwiczenia................................................................................................
2. Wiadomości ogólne...................................................................................
2.2 Powstawanie mieszaniny perytektycznej..............................
2.3 Omówienie konstrukcji wykresu z przemianą
perytektyczną........................................................................
3. Wykres......................................................................................................
3.1 Stop I.............................................................………………
3.2 Stop II...........................................................………………
3.3 Stop III........................................................………………
1) Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą konstrukcji wykresu układu fazowego z perytektyką.
2)Wiadomości ogólne.
2.2 Powstawanie mieszaniny perytektycznej.
W przypadku układu równowagi fazowej dwu metali A i B
tworzących stanie stałym roztwory stałe graniczne przy krzepnięciu zachodzi przemiana perytektyczna polegająca na tym, że zachodzi ona
w stałej temperaturze i trwa do momentu całkowitego wyczerpania
się uprzednio skrystalizowanych atomów α.
Schemat przebiegu reakcji perytektycznej przedstawiam na rys. 1
gdzie: kryształy 1 oznaczać w tekście będziemy α, a kryształy
2 oznaczać będziemy β;
Przemiana perytektyczna zaczyna się na powierzchni kryształów α. Atomy metalu B z cieczy stykają się z atomami metalu A kryształów
α, tworząc nowe kryształy β. Dalszy proces rozrastania się kryształów
β zachodzi dzięki obustronnej dyfuzji atomów metalu B z cieczy poprzez kryształ β w kierunki kryształów α i atomów metalu A z wnętrza kryształów α w kierunku cieczy L, w wyniku czego warstwa kryształów
β staje się coraz grubsza kosztem otaczającej je cieczy L i znikających kryształów α. Przemiana trwa, aż do całkowitego zaniku cieczy.
2.3 Omówienie konstrukcji wykresu z przemianą perytektyczną.
Perytektykę z ograniczoną rozpuszczalnością składników w stanie stałym przedstawia rys.
Ze względu na to, że w czasie reakcji perytektycznej występują jednocześnie trzy fazy, układ jest niezmienny:
s= n+1-f=2+1=0
Przemiana ta jak omówiliśmy wyżej zachodzi w stałej temperaturze, której na wykresie odpowiada linia pozioma (2-3-4). Jak wynika z układu, do linii pionowych odpowiadających czystym składnikom A i B przylegają pola, których występują jednorodne roztwory stałe na osnowie tych metali, tj. roztwory α lub β. Linia pionowa 2-5 określa graniczną rozpuszczalność składnika B w składniku A, a linia pionowa 3-6 określa graniczną rozpuszczalność składnika A w składniku B. Linią likwidus jest linia 1-4-7, a linią solidus linia 1-2-3-7. Stopy o składzie na lewo od punktu 5 i na prawo od punktu 4 krzepną jak roztwory stałe.
Przy chłodzeniu stopów o składzie pomiędzy punktami 5-6 (np. stop I) początkowo wydzielają się z cieczy o zmieniającym się składzie chemicznym 9-4 kryształy roztworu stałego α o zmieniającym się składzie chemicznym 10-2. Po osiągnięciu temperatury perytektycznej otrzymamy kryształy roztworu stałego α2 oraz ciekły roztwór L4.
W przypadku omawianego stopu I mieszaninę perytektyczną kryształów α2+ β3 otrzymuje się w wyniku powstania wokół resztek kryształów α2 kryształyβ3 (jak przedstawiono to na rys. 2).
W stopach o składzie pomiędzy punktami 3-4 początek krzepnięcia
przy chłodzeniu jest podobny; np. przy chłodzeniu stopu II z cieczy
o zmieniającym się składzie chemicznym 11-4 wydzielają się kryształy
roztworu α o składzie chemicznym 12-2. Po osiągnięciu temperatury
perytektycznej występują podobne jak w stopie I kryształy α2 i ciecz L4,
jednak w tym przypadku mamy nadmiar fazy ciekłej w stosunku do ilości
niezbędnej do tworzenia kryształów β. Dlatego też reakcja perytektyczna
kończy się wyczerpaniem kryształów roztworu stałego α2. W wyniku reakcji perytektycznej otrzymujemy kryształy β3 i pozostaną resztę cieczy L4. Przy dalszym chłodzeniu stopu II z cieczy o zmieniającym się składzie chemicznym 4-14 wydzielają się kryształy roztworu β o zmieniającym się składzie chemicznym 3-15, aż do całkowitego wyczerpania się cieczy. Stop po zakrzepnięciu będzie zbudowany z jednorodnych kryształów β. krzywe chłodzenia dla obu stopów podano również na rys. 2. przy nagrzewaniu przebieg reakcji perytektycznej jest odwrotny, tj.
β3→L4+α2.
3) Wykres.
0C
A 1 I II
1200 2
1100
1000
900 3
800 4 10
700
600
500 12
400
300
200
100
0 20 40 60 80 100
3.1 Stop I
Stop reprezentowany przez linię I zaczyna krzepnąć w temperaturze 1200OC. W punkcie 1 następuje rozpoczęcie krystalizacji kryształów α.
Kolejne kryształy wykrystalizowują z cieczy o zmieniającym się składzie chemicznym wzdłuż linii likwidus, a kryształy zmieniają swój skład chemiczny wzdłuż linii solidus. Po osiągnięciu punktu 3 z cieczy o zawartości 42% składnika A i 58% składnika B wydzieli się kryształ α składający się w 95% ze składnika A i w 5% ze składnika B, który rozpuścił się w sieci strukturalnej składnika A. W ten sposób powstają kryształy α.
3.2 Stop II
Stop reprezentowany przez linię II zaczyna krzepnąć w temperaturze ok.1100OC. Skład cieczy będzie zmieniał się wzdłuż linii likwidus, a skład tych kryształów wzdłuż linii solidus.. W temperaturze 800OC (na poziomej linii) zachodzi zjawisko powstawania nowych kryształów β, podczas gdy faza pozostałej cieczy znika całkowicie natomiast kryształy fazy α znikają tylko w części. Mianowicie pozostała ciecz rozpuszcza ponownie kryształy α, przy czym czyni to naturalnie poczynając od zewnętrznych części ziaren , od ich granic, wzbogaca się przy tym w składnika A, dając w wyniku nową fazę kryształów roztworu stałego β. Proces ten nazywa się przemianą perytektyczną, a linię poziomą linią perytektyki.
Przy chłodzeniu stopów o składzie chemicznym pomiędzy punktami 5-11 początkowo wydzielają się z cieczy o zmieniającym się składzie chemicznym kryształy roztworu α o zmieniającym się składzie chemicznym. Po osiągnięciu punktu a otrzymamy kryształy roztworu stałego α oraz ciekły roztwór. W stałej temp. zachodzi reakcja perytektyczna, która trwa aż do całkowitego wyczerpania się cieczy. Atomy z metalu B z cieczy, stykając się z atomami metalu A kryształów α, tworzą nowe kryształy β. Dalszy proces rozrastania się kryształów β zachodzi dzięki obustronnej dyfuzji atomów metalu B z cieczy poprzez kryształ β w kierunku kryształów α i atomów metalu A z wnętrza kryształów α w kierunku cieczy, w wyniku czego warstwa kryształów β staje się oraz grubsza kosztem otaczającej je cieczy i zanikających kryształów α. Przemiana ta trwa aż do całkowitego zaniku cieczy. W przypadku omawianego stopu II otrzymuje się mieszaninę perytektyczną kryształów α2+ β3.
3.3 Stop III
Stop reprezentowany przez linię III przecina linie likwidus w temperaturze 850OC. Od punktu p zaczyna się ochładzanie. Po przekroczeniu linii likwidus z cieczy o składzie 25%A i 75%B wydzieli się pierwszy kryształ β. Podczas dalszego ochładzania dochodzimy do punktu 13. Po przekroczeniu tego punktu otrzymamy roztwór stały składnika A w sieci strukturalnej składnika B zwane kryształami β. Podczas dalszego ochładzania po przekroczeniu punktu 14, który znajduje się na linii granicznej rozpuszczalności zaczną wydzielać się wtórne kryształy α''.
1
2
3
4
4
5
7
8
9
10
5
β
6
13
14
3`
β+α``
9
8
β+α
α+β
α
7
L+α
L
11
III
Wyszukiwarka