Transcript GLAVA 9: FAZNI DIJAGRAMI PITANJA OD ZNAČAJA... • Kada kombinujemo dva elementa... kakvo je dobijeno ravnotežno stanje? • Posebno, ako preciziramo... --sastav (npr., tež.%Cu –

GLAVA 9: FAZNI DIJAGRAMI
PITANJA OD ZNAČAJA...
• Kada kombinujemo dva elementa...
kakvo je dobijeno ravnotežno stanje?
• Posebno, ako preciziramo...
--sastav (npr., tež.%Cu – tež.%Ni) i
--temperaturu (T)
onda...
Koliko faza dobijamo?
Koji je sastav svake faze?
Koliki udeo svake faze dobijamo?
Chapter 9- 1
GRANIČNA RASTVORLJIVOST
• Granična rastvorljivost:
Najveća koncentracija pri
kojoj postoji samo rastvor.
• Primer faznog dijagrama:
sistem voda-šećer
Pitanje: Kolika je granična
rastvorljivost na 20°C?
Odgovor: 65 tež.% šećera.
Ako je Co < 65 tež% šećera: sirup
Ako je Co > 65 tež% šećera: sirup + talog šećera.
• Granična rastvorljivost raste sa T:
npr., ako je T = 100°C, granična rastv. = 80 tež.% šećera.
Chapter 9- 2
KOMPONENTE I FAZE
• Komponente:
Elementi ili sastojci koji su izmešani
(npr. Al i Cu)
• Faze:
Fizički i hemijski različite rezultujuće oblasti materijala
(npr. a i b).
Legura
aluminijumbakar
Chapter 9- 3
UTICAJ T I SASTAVA (Co)
• Promenom T može se promeniti broj faza: od A do B.
• Promenom Co može se promeniti broj faza: od B do D.
• sistem
vodašećer
Chapter 9- 4
FAZNI DIJAGRAMI
• Objasniti faze u funkciji T, Co i p.
• Za ovaj kurs:
--dvokomponentni sistemi: samo 2 elementa.
--nezavisne promenljive: T i Co (p = 1 bar se podrazumeva).
• Fazni
dijagram
za sistem
Cu-Ni
Chapter 9- 5
FAZNI DIJAGRAMI: broj i tip faza
• Pravilo 1: ako je poznato T i Co, onda je poznato i:
--broj i tipovi prisutnih faza.
• Primeri:
fazni
dijagram
Cu-Ni
Chapter 9- 6
FAZNI DIJAGRAMI: sastav faza
• Pravilo 2: ako je poznato T i Co, onda je poznat:
--sastav svake faze.
• Primeri:
sistem
Cu-Ni
Co = 35% Ni
Na TA:
samo rastop (L)
CL = Co ( = 35% Ni)
Na TD:
samo čvrsto (a)
Ca = Co ( = 35% Ni)
Na TB:
oba a i L
CL = Clikvidus ( = 32% Ni)
Ca = Csolidus ( = 43% Ni)
Chapter 9- 7
FAZNI DIJAGRAMI: težinski udeli faza
• Pravilo 3: ako je poznato T i Co, onda je poznato:
--količina svake faze (u tež.%).
• Primeri:
Co = 35% Ni
Na TA: samo rastop (L)
WL = 100%, Wa = 0
Na TD: samo čvrsto (a)
WL = 0, Wa = 100%
Na TB: oba a i L
sistem
Cu-Ni
43  35
S
 73%
WL   
43  32
R S
Wa 
R
RS
= 27%
Chapter 9- 8
PRAVILO POLUGE: DOKAZ
WL  Wa  1
Co  WL CL  WaCa
• Održanje mase (Ni):
• Sređivanjem gornjih izraza:
• Suma težinskih udela:
• Geometrijska interpretacija:
Chapter 9- 9
PRIMER: HLAĐENJE DVOKOMPONENTNOG SISTEMA Cu-Ni
• Fazni dijagram:
sistem Cu-Ni.
• Sistem je:
sistem
Cu-Ni
--dvokomponentni
npr. ima 2 elementa:
Cu i Ni.
--izomorfan
npr. potpuna rastvorljivost jedne komponente u drugoj;
područje a faze se
pruža od 0 do 100% Ni.
• Razmotriti
Co = 35%Ni.
Chapter 9- 10
PREZASIĆENE I RAVNOTEŽNE FAZE
• Ca se menja pri očvršćavanju.
• slučaj Cu-Ni: prvi kristali a koji očvršćavaju imaju Ca = 46%Ni.
poslednji a koji očvršćavaju imaju Ca = 35%Ni.
• Velika brzina hlađenja:
prezasićena, tj. struktura
livenja
• Mala brzina hlađenja:
ravnotežna struktura
Chapter 9- 11
MEHANIČKE OSOBINE: sistem Cu-Ni
• Uticaj ojačavanja čvrstog rastvora na:
--Zateznu čvrstoću (Rm)
--Duktilnost (%A,%Z)
--Maksimum u funkciji Co
--Minimum u funkciji Co
Chapter 9- 12
DVOJNI-EUTEKTIČKI SISTEMI
2 komponente
Primer: sistem Cu-Ag
• 3 područja sa jednom
fazom (L, a, b)
• ograničena rastvorljivost
a: dominantan je Cu
b: dominantan je Ag
• TE: nema tečne faze ispod TE
• CE: sastav sa min. T topljenja
poseduje specifičan sastav
sa minimumom T topljenja.
sistem
Cu-Ag
Chapter 9- 13
PRIMER: EUTEKTIČKI SISTEM (1) Pb-Sn
• Za leguru 40%Sn-60%Pb na 150°C, odrediti...
--područje prisutnih faza:
a+b
--sastave faza:
sistem
Pb-Sn
Chapter 9- 14
PRIMER: EUTEKTIČKI SISTEM (2) Pb-Sn
• Za leguru 40%Sn-60%Pb na 150°C, odrediti...
--područje prisutnih faza: a + b
--sastave faza:
Ca = 11wt%Sn
Cb = 99wt%Sn
--relativne količine
svake faze:
sistem
Pb-Sn
59
Wa 
 67%
88
29
Wb 
 3 3%
88
Chapter 9- 15
MIKROSTRUKTURE
U EUTEKTIČKIM SISTEMIMA-I
• Co < 2%Sn
• Rezultat:
--polikristalna zrna a.
Chapter 9- 16
MIKROSTRUKTURE
U EUTEKTIČKIM SISTEMIMA-II
• 2%Sn < Co < 18,3%Sn
• Rezultat:
--a polikristali sa finim
b kristalima.
sistem
Pb-Sn
Chapter 9- 17
MIKROSTRUKTURE
U EUTEKTIČKIM SISTEMIMA-III
• Co = CE
• Rezultat: eutektička mikrostruktura
--naizmenični slojevi a i b kristala.
sistem
Pb-Sn
Chapter 9- 18
MIKROSTRUKTURE
U EUTEKTIČKIM SISTEMIMA-IV
• 18,3%Sn < Co < 61,9%Sn
• Rezultat: a kristali i eutektička mikrostruktura
sistem
Pb-Sn
• odmah iznad TE:
Ca = 18,3% Sn
CL = 61,9% Sn
S
 50%
R+ S
WL = (1 - Wa )  50%
Wa =
• odmah ispod TE:
Ca = 18,3% Sn
Cb = 97,8% Sn
S
 73%
R+ S
Wb = 27%
Wa =
Chapter 9- 19
PODEUTEKTICI I NADEUTEKTICI
sistem
Pb-Sn
Chapter 9- 20
FAZNI DIJAGRAM ŽELEZO-UGLJENIK (Fe-C)
sistem
Fe-C
Chapter 9- 21
PODEUTEKTOIDNI ČELIK
sistem
Fe-C
Chapter 9- 22
NADEUTEKTOIDNI ČELIK
sistem
Fe-C
Chapter 9- 23
LEGIRANJE ČELIKA SA VIŠE ELEMENATA
• Teutektoidna utiče na:
• Ceutektoidna utiče na:
Chapter 9- 24
ZAKLJUČAK
• Fazni dijagrami su koristan alat za određivanje:
--broja i tipova faza,
--tež.% svake faze,
--sastav svake faze
za datu T i sastav sistema.
• Legiranjem radi dobijanja čvrstog rastvora obično se:
--povećava zatezna čvrstoća (Rm)
--smanjuje duktilnost.
• Dvojni eutektici i dvojni eutektoidi imaju čitav
raspon mikrostruktura.
Chapter 9- 25