7.1 Introduzione 7.2 Diagrammi di stato di sostanze pure

- fase, regola di Gibbs 7.3 Leghe binarie con completa miscibilità

- solubilità, soluzione solida, regola della leva - solidificazione

7.4 Leghe binarie eutettiche - la reazione eutettica, solidificazione nel sistema eutettico - solidificazione e precipitazione - correlazione con proprietà meccaniche

7.5 Riassunto 7.6 Domande di verifica

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7. Solidificazione e diagrammi di stato

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7.3 Diagramma di stato – leghe binarie

Diagramma'di'stato'della'lega'binaria'Cu2Ni'con'completa'miscibilità''

Miscibilità'completa:''fase'solida'α'da'0'–'100%'Ni'

Domanda:''Numero'di'fasi'?''''Quali'sono'?''

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7.3 Leggere il diagramma di stato

Quale'informazioni'si'oAengono'di'un'diagramma'di'stato'?''

Miscibilità'completa:''fase'solida'α,'Cu'da'0'–'100%'Ni'

liquido'L'

solido'α"

''''L'+'α "linea'liquidus"

linea'solidus"

1)'''Numero+e+,po+di'fasi'

2)  Composizione'c'delle'''due'fasi'per'una'lega'x'

'a'temperatura'T'

'c'liquido'2>'liquidus'

'c'solido'''2>'solidus'

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7.3 Il diagramma di stato – regola della leva

Con'“la'regola'della'leva”'si'può'determinare'la'quan,tà'delle'fasi'presenM.''

Composizione:'lato'“giusto”,'quanMtà'lato'opposto.''

liquido'L'

solido'α"

''''L'+'α "linea'liquidus"

linea'solidus"

Procedura:'per'una'data'lega'x''

e'temperatura'T'si'ha:'

2  Punto'O'all’'intersezione'2  Punto'L#sul'liquidus'2  Punto'S'sul'solidus'

La'quanMtà'(percentuale)'Q'

della'fase'α'si'calcola'con'il'braccio'opposto:'

Q'='(LO/LS)*100''

'

Q'='100*(w02w

l)/(w

s2w

l)'

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7.3 Solidificazione e diffusione

Con'“la'regola'della'leva”'si'può'determinare'la'quan,tà'delle'fasi'presenM.''

Composizione:'lato'“giusto”,'quanMtà'lato'opposto.''

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7.3 Proprietà meccaniche e diagramma di stato

Diagramma'di'stato'con'completa'

miscibilità'Cu2Ni'

Aggiungendo'atomi'sosMtuzionali'(Ni'

nel'Cu'o'Cu'nel'Ni)'la'resistenza'aumen2

ta'e'la'du[lità'diminuisce.''

Spiegare'quesM'due'fenomeni.''

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7.4 Leghe binarie eutettiche

La'maggior'parte'delle'leghe'è'cosMtuito'da'atomi'metallici'con'limitata'solubilità'

allo'stato'solido.'Un'esempio'è'la'lega'stagno'Sn'/'piombo'Pb.''

percentuale'di'Sn'

Lato'piombo'Pb:'si'crea'il'solido'cristallo'

α'con'solubilità'massima'di'Sn'di'19%''

Lato'stagno'Sn:'si'crea'il'solido'cristallo'

β'con'solubilità'massima'di'Pb'di'2.5%''

Pb' Sn'

α"β"

Domanda:'Perché'si'sciogle'molto'più'stagno'nel'

piombo'α'che'piombo'nel'stagno'β'?''

Domanda:'Perché'la'linea'del'solvus'è'così'curva'?''

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7.4 La reazione eutettica

Un'eute9co'è'una'miscela'precisa'di'due'atomi'con'un'punto'di'fusione'più'basso'dei'due'metalli'che'lo'cosMtuiscono.'Per'Pb/Sn'61.9%'Sn,'38.1%'Pb

'

percentuale'di'Sn'

Tfus'piombo'Pb'327'°C'

Tfus'stagno'Sn'212' C'

Tfus'eute[co'183'°C'

Pb' Sn'

α"β"

Reazione'eute[ca:'''L++α+++β"Liquido'2>'solido'α'+'solido'β"Una'fase'si'decompone'in'due'

La'microstru?ura'dell’'eute[co'è'molto'fine'e'lamellare'α β"

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7.4 La reazione eutettica

La'reazione'eute[ca'avviene'ad'un'punto'triplo'(183'°C,'61.9%'Sn)'dove'tre'fasi'

esistono'simultaneamente:'L,'α'e'β.'Il'grado'di'libertà'è'zero.'

Reazione'eute[ca:'''L++α+++β, la'fase'L'(62%'Sn)'si'decompone'in'due'fasi'con'composizioni+molto+diverse:''α'81%'Pb,'β'97.5%'Sn"

nucleazione'α'(81%'Pb)'richiede'molM'atomi'di'Pb'(diffusione).'''

La'zona'a'fianco'di'α'viene'depauperato'in'Pb'ricco'in'Sn'ed'il'cristallo'cambia'a'β'(97.5%'Sn)'Il'resto'di'Pb'viene'espulso'(diffusione).'''

La'zona'a'fianco'di'β'viene'arrichito'in'Pb'Il'cristallo'cambia'a'α'(81%'Pb)'Il'resto'di'Sn'viene'espulso'(diffusione).'''

α'

Il'risultato'della'trasformazione'eute[ca'è'una'struAura'lamellare+molto+fine+

β'

β'

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7.4 Solidificazione – lega Pb 1% Sn

La'lega'Pb'1%'Sn'a'temperatura'ambiente'consiste'solamente'in'cristallo'α.''

1''Fase'liquida'L'

2''Linea'liquidus:'si'forma'α"''''poco'dopo'L'2>'α'terminato'

3''Raffreddamento'fase'α"''''fino'a'T'ambientale'

Osservare'intersezioni'tra'lega'(linea'

verMcale)'e'linee'di'diagramma'di'stato'

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7.4 Solidificazione – lega Pb 10% Sn

La'lega'Pb'10%'Sn'a'temperatura'ambiente'consiste'in'cristalli'α e β.''

Osservare'intersezioni'tra'lega'(linea'

verMcale)'e'linee'di'diagramma'di'stato'

1''Fase'liquida'L'

2''Linea'liquidus:'si'forma'α"3''poco'dopo'L'2>'α'terminato'

4''Raffreddamento'fase'α"''''fino'a'T'ca.'150'°C'

5''Precipitazione'fase'β"''''(leggero'aumento'vs'T'basse)''

β"

1'

2'

3'

4'

'5'

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7.4 Solidificazione – lega Pb 30% Sn

La'lega'Pb'30%'Sn'a'temperatura'ambiente'consiste'in'cristalli'α proeute[co "in'eute[co'lamellare'α'+ β.''

1''Fase'liquida'L'

2''si'forma'α proeute[co'

4''Reazione'eute[ca"''''L'2>'α'+'β"

5''Crescita'dell’'eute[co'"''''lamellare'α'+'β"

1'

2'

3'

4'

'5'

3'α proeute[co'(c'='19%'Sn)'''''L'='61.9%'Sn'='eut.'

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7.4 Solidificazione lega eutettica

percentuale'di'Sn'Pb' Sn'

α"

Indicare'i'passi'che'avvengono'durante'la'solidificazione'della'lega'eute[ca.''

Domanda:+Qual’è'la'percentuale'di'α'e'di'β'nell’'eute[co'?'

ipoeute[co' ipereute[co'

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7.4 Proprietà meccaniche e diagramma di stato

61.9'%'Sn'='100%'eute9co+2>'massima'della'resistenza'

eute[co'esiste'tra'19'e'97.5%'Sn''

Nella'zona'di'cristallo'α'la'resistenza'aumenta'per'soluzione'solida.'''

Nella'zona'di'cristallo'α'e'β'dove'si'possono'formare'precipitaM'la'resistenza'

aumenta'per'dispersione.'''

Nelle'leghe'eute[che'si'osservano'tre'

meccanismi'di'rafforzamento'

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7.5 Riassunto

Diagrammi'di'stato'sono'rappresentazioni'grafiche'delle'fasi'presente'in'un'

sistema'a'diverse'temperature'e'composizioni'in'condizione'di'equilibrio.''

'

'

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7.6 Domande di verifica

Descrivere'la'microstruAura'di'un'eute[co'e'spiegare'perché'si'forma''quasi'

sempre'in'questa'maniera.''

'

Indicare'le'condizioni'per'completa'miscibilità'di'una'lega'binaria'nello'stato'

solido.''

'

Come'cambia'lo'spessore'delle'lamelle'dell’'eute[co'con'la'velocità'di'

raffreddamento'?''

'

Spiegare'perché'la'resistenza'meccanica'di'una'lega'binaria'con'completa'

miscibilità'è'massima'a'circa'50%.''

'

Spiegare'la'differenza'tra'fase'e'microstruAura.''

'

Perché'leghe'eute[che'vengono'uMlizzaM'spesso'per'fare'saldature'?'

'