4. Interpretacja układów równowagi.
Układy jednoskładnikowe, punkt potrójny. Podwójne układy równowagi i przemiany na nich występujące (eutektyczna, eutektoidalna, perytektyczna, perytektoidalna, monotektyczna, alotropowa, porządek-nieporządek, magnetyczna). Krzywe studzenia (nagrzewania). Likwidus, solidus, solwus. Umiejętność przeliczania składu podanego w % wagowych na atomowe i odwrotnie. Stop, rodzaje stopów, układ, składnik, faza, reguła faz Gibbsa, liczba stopni swobody, reguła dźwigni, faza międzymetaliczna, związek chemiczny, mieszanina, rozpuszczalność, roztwór: pierwotny, wtórny, ograniczony, nieograniczony, różnowęzłowy, międzywęzłowy, pustowęzłowy. Reguła Hume-Rothery'ego. Interpretacja wykresów równowagi układów dwuskładnikowych.
Przykładowa literatura:
Jerzy Kaczyński, Stanisław Prowans „Podstawy teoretyczne metaloznawstwa” zam
Władysław Łoskiewicz, Marian Orman „Układy równowagi podwójnych stopów metali” -
Stanisław Prowans „Struktura stopów” H-2
Karol Przybyłowicz „Metaloznawstwo” O.K.
Fryderyk Staub, Jan Adamczyk, Łucja Cieślak, Jerzy Grubała, Adolf Maciejny „Metaloznawstwo”. zam
Adam Kosowski „Metaloznawstwo i obróbka cieplna stopów odlewniczych”. H
Stop - substancja wieloskładnikowa jedno lub wielofazowa wykazująca własności metaliczne. Miarodajny dla stwierdzenia metaliczności fazy lub makroskopowej ilości stopu jest charakter przewodnictwa elektrycznego.
Układ - rozpatrywany zbiór faz znajdujących się między sobą w stanie równowagi.
Zależnie od liczby składników rozróżnia się układy jednoskładnikowe - pojedyncze, dwuskładnikowe - podwójne, itd.
Składnik - substancja prosta lub złożona nie mogąca przemieniać się jedne w drugie, z których składają się fazy układu.
W odpowiednich warunkach składniki układu mają możność przechodzenia z jednej fazy w drugą. Składniki, między którymi nie zachodzą żadne reakcje chemiczne, są niezależne, natomiast składniki między którymi zachodzą odwracalne reakcje chemiczne, są zależne.
Faza - część układu całkowicie jednorodna, tzn. mająca w każdym punkcie jednakowe własności oraz oddzieloną od reszty układu powierzchnią rozdziału czyli granicą fazy.
Reguła faz Gibbsa - ujmuje zależność pomiędzy liczbą składników, liczbą faz i liczbą czynników określających stan faz w wielofazowych układach znajdujących się w równowadze termodynamicznej.
Liczba stopni swobody układu jest liczbą zmiennych niezależnych układu jak temperatura, ciśnienie oraz stężenie składników, nie wywołujących w układzie zmiany ilości faz.
Liczbę zmiennych niezależnych nazywa się liczbą stopni swobody układu. Zależy ona od liczby składników układu, liczby faz w układzie i liczby zmiennych warunków zewnętrznych (temperatura, ciśnienie) Z=X-R;
X - ogólna l.zmiennych R - l. wiążących te zmienne równania
Roztwór stały podstawowy (pierwotny) - istnieje zawsze w pewnym zakresie stężeń poczynając od czystego metalu i ma tę samą strukturę sieciową co czysty metal. Cechą charakterystyczną struktury jest zachowanie sieci składnika od którego zaczyna się zakres istnienia tego roztworu. Ten metaliczny składnik nazywa się metalem rozpuszczalnikiem.
Roztwór stały wtórny - ma sieć przestrzenną fazy międzymetalicznej, nadmiar jednego ze składników powoduje nieuporządkowany rozkład obu rodzajów atomów, więc jest nie uporządkowanym roztworem stałym jednego ze składników w danej fazie międzymetalicznej.
Roztwór stały różnowęzłowy - atomy metalu (pierwiastka) rozpuszczonego obsadzają pewne dolne węzły w sieci metalu rozpuszczalnika, zastępując w tych węzłach jego atomy. Rozmieszczenie atomów pierwiastka rozpuszczonego w węzłach sieci podstawowej jest przypadkowe, nie uporządkowane.
Roztwór stały międzywęzłowy - atomy pierwiastka rozpuszczonego umieszczają się w sposób nieuporządkowany w wolnych przestrzeniach międzywęzłowych sieci metalu rozpuszczalnika. Główną rolę odgrywa tu czynnik wielkości atomu.
Pierwiastki: wodór, bor, węgiel i azot mają dostatecznie małe promienie atomowe aby wejść w przestrzenie międzywęzłowe metali przejściowych
Roztwór ograniczony ???????????????????
roztwór nieograniczony ??????????????????
roztwór pustowęzłowy ???????????????????
Reguła dźwigni - w celu określenia zawartości składników w fazach stopu pozostających w równowadze przeprowadza się przez punkt wskazujące skład stopu i jego temperaturę linię poziomą (konodę), aż do przecięcia się z najbliższymi liniami wykresu równowagi. Punkty przecięcia zrzutowane na oś składu określają składy faz pozostających w równowadze. Długości odcinków między składem stopu i odpowiednich faz pozostających w równowadze są odwrotnie proporcjonalne do ilości tych faz.
Przemiana eutektyczna - przemiana zachodząca w zakresie temperatur zmiany stanu skupienia stopu
Przemiana eutektoidalna - przemiana zachodząca w zakresie temperatur w którym stop występuje w stanie stałym.
Faza międzymetaliczna zwana także fazą przejściową, cechuje się odmienną strukturą krystaliczną w stosunku do sieci przestrzennych tworzących je składników, a także uporządkowanym rozmieszczeniem atomów poszczególnych pierwiastków w komórce strukturalnej.
Fazy przejściowe różnią się istotnie własnościami chemicznymi, fizycznymi i mechanicznymi w porównaniu do własności czystych pierwiastków.
Związki chemiczne - jednorodne połączenie co najmniej dwóch różnych pierwiastków chemicznych za pomocą dowolnego wiązania.
różnią się własnościami fizycznymi, chemicznymi i mechanicznymi w porównaniu do czystych pierwiastków. Związki chemiczne spełniają równania stechiometryczne wynikające z wartościowości atomów tworzących je pierwiastków.
Mieszanina - substancja złożona nie stanowiąca jednego związku chemicznego. Składa się z dwóch lub więcej składników w dowolnym stanie skupienia.
Rozpuszczalność - ilość gramów substancji rozpuszczona w 100g rozpuszczalnika w danym ciśnieniu i danej temperaturze.
Likwidus - linia przedstawiająca na wykresie równowagi wartość temperatury, powyżej których stopy w całym zakresie stężeń są ciekłe.
Solidus - linia na wykresie równowagi oznaczająca wartości temperatury, poniżej których stopy w całym zakresie stężeń występują w stanie stałym.
Punkt potrójny - stan w jakim dana substancja może istnieć w trzech fazach termodynamicznych równocześnie w równowadze.
Faza - część układu całkowicie jednorodna pod względem chemicznym i krystalograficznym, oddzieloną od reszty układu powierzchnią rozdziału czyli granicą międzymetaliczną.