BUDOWA STOPÓW
1. Fazy stopowe
Ø Stop – tworzywo składające się z metalu stanowiącego osnowę, do którego wprowadzono co najmniej jeden pierwiastek (metal lub niemetal) w celu zmiany jego właściwości w żądanym kierunku.
Ø W stanie ciekłym składniki stopów rozpuszczają się zwykle bez ograniczeń tworząc roztwory ciekłe (fazy ciekłe) o nieograniczonej rozpuszczalności.
Ø Faza –fizycznie odrębna, chemicznie jednorodna i teoretycznie dająca się oddzielić część materiału.
Ø Stopy mogą być zbudowane z następujących faz:
ü Faz prostych czyli pierwiastków (brak wzajemnej rozpuszczalności składników)
ü Roztworów stałych (rozpuszczalność składników)
ü Faz międzymetalicznych
Roztwór stały – jednorodna faza złożona co najmniej z 2 rodzajów atomów. Cechy charakterystyczne:
Ø Roztwór ma typ struktury krystalicznej składnika stanowiącego podstawę roztworu – rozpuszczalnika.
Ø Wyróżnia się roztwory stałe różnowęzłowe (a) i międzywęzłowe (b).
Ø Roztwory różnowęzłowe tworzą się w wypadku zbliżonych promieni atomowych składników.
Ø Roztwory międzywęzłowe tworzą metale przejściowe (np. Fe, Ti) z pierwiastkami niemetalicznymi o bardzo małych promieniach atomowych (H, C, N).
Ø Rozkład atomów rozpuszczalnika i pierwiastka rozpuszczonego jest przypadkowy.
Ø Sieć krystaliczna roztworu jest zniekształconą siecią rozpuszczalnika.
Ø Zniekształcenie sieci i naprężenia wewnętrzne w roztworze są powodem:
ü Mniejszej plastyczności
ü Większej wytrzymałości
ü Mniejszej przewodności elektrycznej w porównaniu z rozpuszczalnikiem
Fazy międzymetaliczne – struktura i właściwości pośrednie między roztworem stały i związkiem chemicznym.
Cechy charakterystyczne:
Ø Struktura krystaliczna odmienna od struktury składników
Ø Uporządkowane rozmieszczenie atomów składników w sieci, stała proporcja atomów, np. Fe3C
Ø Wiązanie metaliczne
2. Wykresy układów równowagi faz stopowych(Wykresy układów równowagi fazowej)(Wykresy fazowe)
Ø Układ – wszystkie możliwe stopy utworzone przez te same składniki,
np. układ Fe-C, czyli wszystkie stopy utworzone przez Fe i C.
Ø Wykresy przedstawiają budowę fazową/strukturę stopów danego układu w funkcji składu chemicznego i temperatury.
3. Wykres układu równowagi fazowej żelazo-cementyt (Fe-Fe3C)
Układ Fe-Fe3C jest częścią układu Fe-C do zawartości 6,7 % masy C.
Składniki układu:
Ø Żelazo występujące w 2 odmianach alotropowych
Feα do 912ºC i Feγ
od 1394ºC do 1535 ºC (t. topnienia) od 912ºC do 1394ºC
Właściwości mechaniczne: 70 HB, A=50%
Ø Cementyt – faza międzymetaliczna (międzywęzłowa) zawierająca 6,7% węgla, krystalizująca w temperaturze 1252ºC.
Właściwości mechaniczne: 700 HB, A=0%
Opis faz występujących w układzie Fe-Fe3C
1. Roztwór ciekły L
2. Ferryt (α) – międzywęzłowy roztwór stały węgla w Feα o maksymalnej zawartości węgla 0,022 % w temperaturze 727ºC
3. Austenit (γ) - międzywęzłowy roztwór stały węgla w Fe γ o maksymalnej zawartości węgla 2,14 % w temperaturze 1147ºC
4. Cementyt - faza międzymetaliczna (międzywęzłowa) zawierająca 6,7% węgla, krystalizująca w temperaturze 1252ºC
γ0,76%C « Fe3C6,7%C + α0,022%C (perlit)
Wykres układu równowagi fazowej Fe-Fe3C – opis mikrostruktury stopów.
Chester11-86