Wykład - budowa stopów metali

Nasza ocena:

3
Pobrań: 161
Wyświetleń: 917
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Wykład - budowa stopów metali - strona 1 Wykład - budowa stopów metali - strona 2 Wykład - budowa stopów metali - strona 3

Fragment notatki:

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
mogą w sieci krystalicznej metalu podstawowego zajmować pozycje międzywęzłowe.
Pierwiastkami takimi są azot, wodór, węgiel i bor. Wszystkie inne pierwiastki stopowe tworzą
roztwory różnowęzłowe, tzn. atomy pierwiastka stopowego zajmują w sieci krystalicznej
położenie węzłowe, zastępując atomy pierwiastka podstawowego. W obu przypadkach obce
atomy tworzą określone defekty punktowe.

(…)

… 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.
Faza…
… 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) płaski
3.6. Wpływ struktury na własności stopów…
…. Również i wtedy wytrzymałość stopu jest związana z wielkością i
kształtem tych wydzieleń. Przykładem może tu być żeliwo szare, w którym wydzieloną fazę
stanowi grafit. Im drobniejsze i bardziej zbliżone kształtem do kulistych są wydzielenia grafitu,
tym bardziej żeliwo jest wytrzymałe, niezależnie od rodzaju struktury osnowy (ferrytycznej,
ferrytyczno-perlitycznej, czy perlitycznej). Wytrzymałość grafitu w porównaniu…
… 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…
… dźwigni w przypadku układu równowagi o
nieograniczonej rozpuszczalności w stanie stałym
3. 5. Budowa stopów potrójnych
Budowa stopów potrójnych jest znacznie bardziej skomplikowana niż stopów podwójnych i
aby graficznie przedstawić zależność struktury od składu chemicznego i temperatury, trzeba
operować modelem przestrzennym albo jego rzutami na płaszczyznę podstawy. Podstawę tego
modelu stanowi trójkąt
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz