35 JW 3. BUDOWA STOPÓW METALI 3. 1. Rodzaje faz występujących w stopach metali Stopy to substancje otrzymywane przez stopienie dwóch lub więcej pierwiastków. Jakkolwiek obecnie stopy można otrzymywać także innymi metodami, np. przez spiekanie lub elektrolizę, metoda stapiania stosowana jest najczęściej. Oczywiście budowa stopu jest znacznie bardziej złożona niż czystego pierwiastka i zależy przede wszystkim od rodzaju wzajemnego oddziaływania na siebie składników stopu podczas krzepnięcia i chłodzenia w stanie stałym. W zależności od liczba pierwiastków tworzących stop, rozróżnia się stopy dwuskładnikowe, zwane też podwójnymi, trójskładnikowe (potrójne) itd. Najprostszymi stopami są stopy dwóch metali lub metalu z niemetalem, czyli stopy dwuskładnikowe. Pierwiastki tworzące stopy podwójne mogą wykazywać: a ) wzajemną nieograniczoną rozpuszczalność w stanie ciekłym, a w stanie stałym: • również nieograniczoną rozpuszczalność, • ograniczoną rozpuszczalność, • brak rozpuszczalności; b ) rozpuszczalność ograniczoną w stanie ciekłym, a w stanie stałym: • również ograniczoną rozpuszczalność, • brak rozpuszczalności; c ) brak rozpuszczalności zarówno w stanie ciekłym, jak i stałym. Praktyczne znaczenie mają jedynie stopy pierwiastków wykazujących całkowitą wzajemną rozpuszczalność w stanie ciekłym. W związku z tym, struktura stopów w stanie stałym może stanowić: a ) jeden roztwór stały, jeśli składniki stopu wykazują nieograniczoną wzajemną rozpuszczalność; b ) mieszaninę ziarn czystych pierwiastków tworzących stop, jeśli pierwiastki te w stanie stałym na siebie w ogóle nie oddziałują; c ) mieszaninę kryształów roztworów stałych granicznych, jeśli składniki stopu w stanie stałym wykazują częściową wzajemną rozpuszczalność; d ) mieszaninę kryształów roztworu stałego oraz kryształów związków chemicznych lub faz międzymetalicznych, jeśli składniki stopu w stanie stałym nie tylko rozpuszczają się w sobie wzajemnie, ale również reagują ze sobą chemicznie. W pierwszym przypadku, gdy stop jest mieszaniną, własności poszczególnych ziarn są takie same jak własności czystych metali tworzących stop, natomiast własności całego stopu są ich wypadkową, przy czym duży wpływ wywierają na nie wielkość i kształt ziarn oraz ich wzajemne usytuowanie. Ten przypadek jednak występuje rzadko, a praktyczne znaczenie mają przede wszystkim stopy zawierające roztwory stałe i fazy międzymetaliczne. Roztwory stałe. Roztwory stałe można podzielić na dwa zasadnicze rodzaje: a) roztwory międzywęzłowe, b) roztwory różnowęzłowe. Roztwory międzywęzłowe powstają, gdy atomy pierwiastka stopowego mają małą średnicę i
(…)
… danego stopu czy metalu, a liczbą
jego faz i składników.
Posługując się regułą faz można przewidzieć, w jakich warunkach temperaturowych
przebiegają przemiany fazowe (w stałej temperaturze, czy w zakresie temperatur) i jakie
czynniki mogą ulegać pewnym zmianom bez naruszenia stanu równowagi.
Przy omawianiu reguły faz konieczne jest dokładne zdefiniowanie pojęć: fazy, składnika oraz
liczby stopni swobody…
… na płaszczyznę podstawy. Podstawę tego
modelu stanowi trójkąt równoboczny, zwany trójkątem Gibbsa, którego wierzchołki
przedstawiają czyste składniki układu potrójnego A, B i C, boki odpowiadają składom stopów
układów podwójnych A-B, B-C i C-A, a punkty wewnątrz trójkąta reprezentują składy stopów
układu potrójnego A-B-C (rys. 3.20).
Na osiach prostopadłych do podstawy oznaczona jest temperatura. Aby określić…
….
Trzeba jednak podkreślić, że płaskie wykresy trzyskładnikowe podają tylko warunki zmiany
stanu skupienia, tj. warunki topnienia i krzepnięcia stopów, nie odtwarzając przemian fazowych
w stanie stałym. Oczywiście, stopy cztero- i więcej składnikowe mają budowę jeszcze bardziej
złożoną.
52 JW
Rys. 3.20. Wykres równowagi trzech składników: a) przestrzenny, b) na płaszczyźnie z
kładami wykresów równowagi dwuskładnikowych, c…
… ziarn,
c) budowa granic ziarn,
d) rodzaj, ilość, wielkość, kształt i rozmieszczenie zanieczyszczeń.
W stopach dwu- i wielofazowych oprócz powyższych czynników o własnościach decydują:
• skład chemiczny współistniejących faz,
• własności tych faz,
• udział procentowy poszczególnych faz,
• wzajemne usytuowanie faz.
Rola wymienionych czynników w kształtowaniu poszczególnych własności stopów jest
różna…
… pierwiastków niemetalicznych o
najmniejszych promieniach atomowych (H, C, N, B).
Fazy międzywęzłowe mogą powstawać, jeśli stosunek promieni atomowych pierwiastka
niemetalicznego do metalu nie przekracza 0,59. Można przypisać im wzory stechiometryczne
Me4X, Me2X, MeX i MeX2, gdzie Me jest symbolem metalu, a X - niemetalu. Fazami
międzywęzłowymi są zatem wodorki, azotki oraz niektóre węgliki i borki metali…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)