AKADEMIA BYDGOSKA

Im. Kazimierza Wielkiego

w Bydgoszczy

Wydział Matematyki, Techniki i Nauk Przyrodniczych

`

Kierunek: Edukacja Techniczno - Informatyczna

Temat ćwiczenia:

Przemiany fazowe metali.

Wykonali: Wojciech Klaus

Andrzej Mizera

Michał Pokora

Łukasz Eckert

Data: 03.12.2003. Marcin Lewandowski

Wykonali

Wykres X

W polach wykresu występują poniższe fazy lub składniki strukturalne:

C - jednorodny ciekły roztwór metali A - B,

α+C - kryształy fazy α oraz ciekły roztwór A - B,

β+C - kryształy fazy β oraz ciekły roztwór A - B.

• - kryształy fazy α

• - kryształy fazy β

Poniżej linii eutektycznej i linii krytycznej występują cztery fazy tj. kryształ fazy α i β. Uwzględniając, iż kryształy te występują w strukturze stopów albo oddzielnie, lub też jako eutektyka, przy opisie pól można wziąć pod uwagę składniki strukturalne i wtedy w polach poniżej linii eutektycznej i linii granicznej występują:

α+β″ - kryształy fazy α i fazy β wtórne

α+E(α,β) - kryształy fazy α oraz eutektyka α+β,

β+E(α,β) - kryształy fazy β oraz eutektyka α+β,

β+α″ - kryształy fazy β oraz fazy α wtórne.

Analiza termiczna dla stopów:

stop I - 88% A i 12% B

stop II - 62% A i 38% B

stop III - 31% A i 69% B

stop IV - 10% A i 90% B

Dla metali A i B przystanki temperatur występują w 1050°C dla A i 1150°C dla B, odpowiadające krzepnięciu tych metali. Wszystkie stopy krzepną w pewnym zakresie temperatur. Na krzywej chłodzenia tych stopów obserwuje się punkt przegięcia, występujący dla każdego stopu w innej temperaturze oraz przystanek leżący dla stopów II i III w stałej temperaturze równej około 680°C. Wydzielenie pierwszych kryształów następuje w chwili pojawienia się punktu przegięcia; koniec krzepnięcia określa linia solidus lub linia eutektyczna. Na podstawie analizy termicznej uzyskano następujące temperatury krytyczne poszczególnych stopów:

stop	temperatura punktu przegięcia °C	temperatura końca krzepnięcia °C
I II III IV	1050 810 900 1080	750 680 680 700

Wzajemna rozpuszczalność obu składników maleje z obniżeniem temperatury.

Stop I krzepnie w temperaturze 1050°C, w ten sposób, iż z cieczy wydzielają się kryształy roztworu α o zmieniającym się składzie. Przy temperaturze około 750°C, krystalizacja kończy się i nie zachodzą przy dalszym chłodzeniu żadne przemiany w zakrzepłym stopie. Wtórne kryształy β″ o zmieniającym się składzie wydzielają się dopiero po przekroczeniu linii granicznej rozpuszczalności z kryształów roztworu α. Stosunek ilościowy kryształów α do cieczy w temperaturze t₁ określa wzór:

Po osiągnięciu temperatury otoczenia stop będzie zbudowany z kryształów α i β″.

Przemiany przy chłodzeniu stopu II, są to zmiany dla stopów pod eutektycznych. Krzepnięcie tego stopu rozpoczyna się w temperaturze 810°C. Z cieczy L wytrącają się kryształy α o składzie zmieniającym się według linii solidus. Po osiągnięciu temperatury eutektycznej stop będzie się składał z cieczy eutektycznej oraz kryształów roztworu stałego α (obecnie w stałej temperaturze krzepnie eutektyka). Z cieczy wydzielają się jednocześnie kryształy α i β, co zachodzi, aż do całkowitego wyczerpania się cieczy. Struktura stopu po jego zakrzepnięciu składać się będzie z pierwotnych kryształów α na tle eutektyki (α+β). Przy dalszym chłodzeniu zakrzepniętego stopu kryształów α wydzielają się kryształy wtórne β″. Proces wydzielania się faz wtórnych ze składników eutektyki można pominąć. Łączą się one, bowiem z odpowiednią fazą eutektyki i nie widać ich pod mikroskopem, tak że uwzględnia się jedynie wydzielenia wtórne z kryształów pierwotnych. Stop II jest, więc w temperaturach otoczenia zbudowany z kryształów pierwotnych α, wtórnych kryształów β″ oraz eutektyki (α+β).

Przemiany przy chłodzeniu stopu III, należącego do stopów nadeutektycznych. Krzepnięcie tego stopu rozpoczyna się w temperaturze 900°C. Z cieczy L wytrącają się kryształy β o składzie zmieniającym się według linii solidus. Po osiągnięciu temperatury eutektycznej stop będzie się składał z cieczy eutektycznej oraz kryształów roztworu stałego β (obecnie w stałej temperaturze krzepnie eutektyka). Z cieczy wydzielają się jednocześnie kryształy α i β, co zachodzi aż do całkowitego wyczerpania się cieczy. Struktura stopu po jego zakrzepnięciu składać się będzie z pierwotnych kryształów β na tle eutektyki (α+β). Przy dalszym chłodzeniu zakrzepniętego stopu kryształów β wydzielają się kryształy wtórne α″. Proces wydzielania się faz wtórnych ze składników eutektyki można pominąć. Łączą się one, bowiem z odpowiednią fazą eutektyki i nie widać ich pod mikroskopem, tak, że uwzględnia się jedynie wydzielenia wtórne z kryształów pierwotnych. Stop III jest, więc w temperaturach otoczenia zbudowany z kryształów pierwotnych β, wtórnych kryształów α″ oraz eutektyki (α+β).

Stop IV krzepnie w temperaturze 1080°C, w taki sposób, że z cieczy wydzielają się kryształy roztworu β. Przy temperaturze około 700°C, krystalizacja kończy się i przy dalszym chłodzeniu przemiany w zakrzepłym stopie nie zachodzą. Dopiero po przekroczeniu linii granicznej rozpuszczalności z kryształów roztworu β o zmieniającym się składzie wydzielają się wtórne kryształy α″ o zmieniającym się składzie. Stosunek ilościowy kryształów β do cieczy w temperaturze t₃ określa wzór:

Po osiągnięciu temperatury otoczenia stop będzie zbudowany z kryształów β i α″.

α

α+C

β”

α+E

β+E

α”

β

---