51016 Laboratorium materiałoznawstwa2

44

Przebieg zmian temperatury badanych metali czy stopów rejestruje się w postaoi wykresów w układzie: temperatura - czas, tzw. krzywych termioznyoh.

Na rysunku 2.1 pokazane są przykładowo krzywe nagrzewania i ohłodzenia ozystego metalu.W badaniach praktycznych nie rozpatrujemy temperatur wrzenia i skraplania metali.

4*5

nagrzewanie /, Sani\^Moc^^nie jtemp, topnienia’temp, kry stalą \

l

l

temp. przemiany a ar /3

\

Pys. 2.1. Krzywe nagrzewania i ohłodzenia ozystego metalu mająoego przemianę allotropową w stanie stałym

Najwyższymi, wśród rozpatrywanych temperatur, są temperatury topnienia i krystalizacji. Przykład krzywej ter-mioznej krzepnięcia czystego metalu w połączeniu ze schematycznie zaznaozonym procesem krystalizacji podany Jest na rys. 2.2.

Układy równowagi fazowej stopów muszą być, co wynika z nazwy, budowane w warunkach równowagi termodynamicznej, tj., gdy nie występuje przegrzanie lub przechłodzenie. Praktycznie odpowiada to warunkom bardzo wolnego i ze stałą szybkością prowadzonego chłodzenia lub nagrzewania metali i stopów, badanyoh metodą analizy termicznej. Odpowiadające tym warunkom zasady współistnienia trwałych faz wyraża matematycznie reguła faz Gibbsa.

O

fazo cieł:la\ faza ciekła *■ faza stała \ faza stała

2    3    4    5    6

czas chłodzenia [min]

Rys. 2.2. Krzywa ohłodzenia czystego metalu z zaznaczonym sohematyoznle procesem krzepnięola

2.2.2. Reguła faz Glbbsa

Reguła faz Glbbsa wyraża ilościową zależność między stopniem swobody układu będąoego w równowadze oraz liczbą Jego składników i faz.W warunkach analizy fazowej metali i ich stopów ma ona postać:

S = n - f + 1,

•

gdzie: S - liczba stopni swobody układu,

n - liozba składników tworzących dany układ, f - liozba faz.

Taka postać reguły faz wynika z założenia, że zmiennymi niezależnymi układu są składy chemiczne faz i temperatura, a ciśnienie Jest stałe i niezmienne. Należy przypomnieć tu definicję fazy i składnika.

Fazą nazywamy jednorodną część układu ograniczoną powierzchnią rozdziału, po przekroczeniu której skład