35 (458)

Grzegorz Pękalski, Włodzimierz Dudziński

•    Składnik A występuje w dwóch odmianach alotrcoowych A_a i A&, obydwie te odmiany tworzą ograniczone roztwory stałe składnika B w składniku A oznaczone

symbolami a i ó.

•    Składnik B występuje także w dwóch odmianach ałotropowych i podobnie jak uprzednio tworzą one ograniczone roztwory stałe p i e.

•    W układzie tym występują dwa związki międzymetaliczne o wzorach stechio-mctrycznych A,,B_m i A,B_r Związek AJB_m jest związkiem trwałym, ma on zdolność rozpuszczania pewnej ilości obu składników A i B. Tworzy się w ten sposób roztwór stały y. Ponieważ powstaje on „na bazie" fazy międzymetalicznej, a nie czystego składnika, nazywamy go roztworem wtórnym. Jest to także roztwór graniczny, ponieważ występuje w ograniczonym zakresie stężeń. Związek A_XB, jest związkiem międzymetalicznym nietrwałym. Powstaje on w wyniku reakcji pcrytektycznej w temperaturze punktu T.

Fazami układu równowagi na rys. 5.8 są: L, a, $,AJi_m (y), A_tB>, e i Ó.

W układzie tym występują następujące przemiany fazowe:

•    Eutektyczna na linii CED - zachodzi ona w stopach o składach chemicznych mieszczących się między punktami CD. Dla stopu charakterystycznego przechodzącego przez punkt E reakcję przemiany można zapisać w następujący sposób: L* ♦-* (5< ⁺ Id)- Udziały faz tworzących eutektykę obliczone za pomocą reguły dźwigni wy

noszą: %5

ED

CD

EC    .    ....

100% i %y * ^^100%. Z obliczeń wynika, że w mieszaninie więk

szy udział mają kryształy roztworu stałego y.

•    Eutektyczna na linii UHW - zachodzi ona w stopach leżących pomiędzy punktami UW. Dla stopu przechodzącego przez punkt H (eutektyczny) reakcję przemiany zapisujemy w sposób następujący: Lu «-* (A_xB_r + (3*-). Tę mieszaninę cutektyczną tworzą fazy A_xBy i (3, z tym, że więcej jest roztworu stałego p.

•    Eutcktoidalna na linii VPR - występuje ona w stanie stałym, bez udziału fazy ciekłej, w stopach o składach chemicznych zawartych między punktami VR. Dla stopu przechodzącego przez punkt P reakcja ta może być zapisana następująco: 5,- «-* (a^ + y*). Otrzymujemy w jej wyniku mieszaninę nazywaną eutektoidcm, w którym przewagę ilościową ma faza a. Udziały faz można obliczyć, korzystając z reguły dźwigni, podobnie jak wykonano to poprzednio.

•    Perytektyczna na linii IJK - zachodzi między fazą ciekłą L a wcześniej wykrystalizowanymi kryształami roztworu stałego £, w stopach o składach chemicznych leżących między punktami IK. Reakcję perytektyczną dla stopu o składzie chemicznym punktu J zapisujemy następująco: Li + z_k+-+ Pz- Jak wynika z zapisu tej reakcji,

JK    IJ

z dwóch faz w ilości: %L = —100% i %e = —100% powstają kryształy roztworu

IK    IK

•IM**

stałego p.

• Perytektyczna na linii STG - zachodzi ona w stopach o składach chemicznych leżących między punktami S i G. Jej reakcję zapisujemy podobnie jak w poprzednim

Analiza wykresów równowagi układów dwuskładnikowych

69

przypadku U, + y$ *-* A_xBr- Przy związku międzymetalicznym A_xB_r nie potrzeba dopisywać indeksu T, gdyż związek ten ma niezmienny skład chemiczny odpowiadający wzorowi stechiometryczncmu.

Na rysunku 5.8 opisano wykres równowagi w sposób fazowy. Gdy znana jest reakcja przemiany dla stopów charakterystycznych, można wykres uzupełnić, tworząc jego opis strukturalny. Ułatwieniem w tym celu może być analiza procesów krzepnięcia lub topnienia, np. stopów zaznaczonych na rysunku jako: I, II i III. Dla przykładu w tekście ćwiczenia omówiono szczegółowo przebieg krzepnięcia stopu II. Korzystając z tego, można samodzielnie dokonać opisu krzepnięcia dwóch pozostałych stopów. Poprawność własnego opisu można sprawdzić, korzystając z danych zamieszczonych na rys. 5.8.

Przebieg krzepnięcia stopu II

W temperaturach wyższych od temperatury punktu I stop znajduje się w stanie ciekłym, czyli jest jednorodnym ciekłym roztworem składników A i B. Po rozpoczęciu procesu chłodzenia, począwszy od punktu przecięcia linii stopu z linią likwidus (punkt I) rozpoczyna się jego krystalizacja. Z cieczy, która ma skład chemiczny stopu II, krystalizuje faza stała y wyznaczona punktem przecięcia konody I-I' z najbliższą linią fazową (linią solidus). Roztwór stały y występuje w obszarze ograniczonym punktami: F, S, X, Z, /?, D i F, a zatem jest roztworem stałym ograniczonym.

W temperaturze początku krystalizacji skład chemiczny fazy y odpowiada rzutowi punktu I' na oś składów chemicznych, zaznaczono to linią przerywaną i punktem 1". W trakcie obniżania temperatury z cieczy wykrystalizowuje faza y. W temperaturze wyznaczonej przez konodę 2-2" udziały faz w tym obszarze można obliczyć z proporcji:

%y = 1^2— 100% , %L = 100% - %y lub 100%.

2 -2 2'-2'

W trakcie obniżania temperatury zmieniają się także składy chemiczne cieczy i fazy y. Na początku krystalizacji roztworu y jego skład odpowiadał punktowi 1". W temperaturze konody 2'-2" skład fazy y odpowiada rzutowi punktu 2' na oś składów chemicznych, a skład chemiczny cieczy L odpowiada rzutowi punktu 2" na oś składów.

W podobny sposób można określić pozostałe fazy występujące na analizowanym wykresie równowagi.

W temperaturze przemiany perytektycznej (linia STG) skład chemiczny fazy y jest określony rzutem punktu S, oznaczonym jako 5". Skład chemiczny fazy y zmienia się w stopie II od temperatury początku krystalizacji do temperatury przemiany perytektycznej wzdłuż linii solidus 1' - S. W tym samym przedziale temperatury skład chemiczny cieczy zmienia się zgodnie z przebiegiem linii likwidus 1 - G. W temperaturze +AT przed przemianą perytektyczną ciecz ma skład punktu G, a kryształy fazy y mają skład punktu 5. Po obniżeniu temperatury o AT i osiągnięciu temperatury określonej konodą SG między cieczą i kryształami fazy y zachodzi reakcja perytektyczna. Ponie-