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DIAGRAMMI DI STATO

Diagrammi Di Stato

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scienza e tecnologia dei materiali

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  • DIAGRAMMI DI STATO

  • Perch lacqua bolle a 100C? Perch bolle in montagna ed al mare a

    temperatura diversa? Perch i forni sono rivestiti internamente da

    mattoni refrattari e non da vetro o plastica o metallo?

    Perch gli acciai vengono trattati termicamente (ricottura, tempra,....)?

    PERCH STUDIARE I DIAGRAMMI DI STATO

  • DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e quali fasi di un sistema sono presenti al variare di pressione/temperatura del sistema stesso.

    I diagrammi di stato sono validi in condizioni di EQUILIBRIO TERMODINAMICO

    Energia libera minima

    I diagrammi di stato servono a:Determinare le fasi presenti al variare di temperatura, pressione, composizione del sistema;Calcolare le quantit relative delle fasi presenti in un equilibrio;Determinare la solubilit massima di un componente in un altro;Conoscere la temperatura di fusione delle fasi;Determinare la temperatura a cui avvengono le trasformazioni di fase

    Funzione di Gibbs G = H-TS

  • DEFINIZIONI IMPORTANTI

    Lega:Lega: materiale metallico ottenuto mediante la combinazione

    chimica di diversi elementi

    Componente: Componente: metalli puri e/o composti di cui la lega

    formata

    Solvente:Solvente: elemento o composto presente in maggiore quantit

    Soluto:Soluto: elemento o composto presente in quantit minore

    Soluzione solida:Soluzione solida: tipologia di lega ottenuta mediante l

    aggiunta di atomi di soluto nel materiale ospite in modo tale

    da preservarne la struttura cristallina e garantirne lomogeneit

    composizionale e strutturale

    Sistema:Sistema: Una serie di leghe possibili di uno o pi componenti

    (Es. sistema Fe-C)

  • Una fase Una fase una porzione omogenea di un sistema con caratteristiche una porzione omogenea di un sistema con caratteristiche chimiche e fisiche uniformichimiche e fisiche uniformi (quindi, sia a livello microstrutturale che di composizione). Una singola fase ha in ogni sua parte un identico comportamento se sottoposta a sollecitazioni fisiche o chimiche

    Acqua e olioAcqua e

    ghiaccio

    Soluzione solida e composto

    DEFINIZIONI IMPORTANTI: FASE

  • Una singola fasesingola fase ha in ogni sua parte un identico identico comportamentocomportamento se sottoposta a sollecitazioni fisiche o chimiche

    Pu essere costituita da piPu essere costituita da pi di un elemento chimicodi un elemento chimico(ad esempio nelle soluzioni solide metalliche accade che allinterno della struttura cristallina di uno dei due metalli trovano posto degli atomi dellaltro (in posizioni interstiziali o sostituzionali)

    Un elemento o composto chimico pu esistere come fasi Un elemento o composto chimico pu esistere come fasi diversediverse(acqua liquida, vapore d'acqua e ghiaccio, Fe , Fe)

    FASE

  • EQUILIBRIO DI FASEEnergia libera:Energia libera:

    una funzione dellenergia interna di un sistema (o entalpia) e del suo stato di disordine (o entropia)In condizioni di equilibrio lenergia libera minimaLLequilibrio di fase:equilibrio di fase:

    Viene espresso dalla costanza nel tempo delle caratteristiche delle fasi di un sistemaEsempio: soluzione al 65% in peso di zucchero scaldata da 20C a 100C

    Nelle soluzioni solidesoluzioni solide le velocit di trasformazione sono spessospesso estremamente basse llequilibrio non viene raggiuntoequilibrio non viene raggiunto

    Sistema in stato di equilibrio metastabileequilibrio metastabile

  • Determinazione del grado di varianza del sistema:REGOLA DELLE FASI DI GIBBS

    V = C f + nVARIANZA: numero di gradi di libert del sistema

    Numero dei componenti chimici presenti (elementi o composti)

    Numero delle fasi

    Numero di variabili fisiche (es. temperatura e pressione)

    CASO TIPICO: 2 componenti, pressione costante (1atm)

    DIAGRAMMI DI STATO BINARI

    V = 2+1-f

    f =

    1 V=2

    2 V=1

    3 V=0 PUNTI DI INVARIANZA

  • DIAGRAMMI DI STATO BINARI

    La composizione viene riportata sullascissa che viene suddivisa in cento parti; ad ogni punto corrisponde una percentuale dei due componenti.

    Ad esempio, al punto C corrisponde una composizione di 70% di A e di 30 % di B;

  • MONOVARIANZA

    BIVARIANZAINVARIANZA

    Non posso cambiare indipendentemente T e composizione: se cambio T la composizione delle 2 fasi segue le linee di solvus

    Per avere 3 fasi non posso cambiare n T ncomposizione

    DIAGRAMMI DI STATO BINARI

    Posso realizzare la fase alfa decidendo indipendentemente T e composizione

  • RIASSUNTO DELLE TRASFORMAZIONI INVARIANTI

  • Determinare le fasi presenti al variare di temperatura, pressionDeterminare le fasi presenti al variare di temperatura, pressione e composizione di e e composizione di un sistema un sistema

    Calcolare le quantitCalcolare le quantit relative delle fasi presenti in un equilibrio relative delle fasi presenti in un equilibrio

    Determinare la solubilitDeterminare la solubilit massima di un componente in un altro massima di un componente in un altro

    Conoscere la temperatura di fusione delle varie fasiConoscere la temperatura di fusione delle varie fasi

    DeterminareDeterminare la temperatura a cui avvengono le trasformazioni di fasela temperatura a cui avvengono le trasformazioni di fase

    DIAGRAMMI DI STATO

    Determinare la composizione di ogni fase Determinare la composizione di ogni fase

  • Determinare le fasi presenti al variare di temperatura, pressionDeterminare le fasi presenti al variare di temperatura, pressione e composizione e e composizione di un sistema di un sistema

    L

    L+S

    S

    TfB

    TfA

    A (100%) B (100%)

    Solo fase liquidaSolo fase liquida

    Fase Fase liquida+faseliquida+fase solida solida REGIONE BIFASICAREGIONE BIFASICA

    Solo fase solidaSolo fase solida

    Miscibilit completa allo stato liquido e solido

  • Determinare le fasi presenti al variare di temperatura, pressionDeterminare le fasi presenti al variare di temperatura, pressione e composizione e e composizione di un sistemadi un sistema

    A+L

    L

    A+B

    B+L

    TfB

    TfA

    A (100%) B (100%)

    Solo fase liquidaSolo fase liquida

    Fase liquida + fase solida Fase liquida + fase solida REGIONE BIFASICAREGIONE BIFASICA

    2 fasi solide2 fasi solide

    Miscibilit completa allo stato liquido, nulla allo stato solido

  • Determinare le fasi presenti al variare di temperatura, pressionDeterminare le fasi presenti al variare di temperatura, pressione e composizione e e composizione di un sistemadi un sistema

    +L

    L

    +

    +L

    TfB

    TfA

    A (100%) B (100%)

    Solo fase liquidaSolo fase liquida

    Fase Fase liquida+Faseliquida+Fase solida solida REGIONI BIFASICHEREGIONI BIFASICHE

    2 fasi solide2 fasi solide

    1 fase solida1 fase solida

    :: solizione solida di B in A

    : : solizione solida di A in B

    Miscibilit completa allo stato liquido, parziale allo stato solido.

  • determinare la composizione di ogni fase (regioni monofasiche)

    L

    L+S

    S

    Composizione liquido

    Composizione solido

    Nelle regioni monofasiche la composizione la stessa della lega di partenza

  • determinare la composizione di ciascuna fase (regioni bifasiche)

    L

    L+S

    S

    Composizione del liquido

    Composizione del solido

    Tracciare lisoterma di interesse - - - - - -Individuare i punti di intersezione di questa linea con le curve di liquidus () e di solidus(++++)La composizione del liquido il valore dellasse delle x corrispondente allintersezione dellisoterma con la linea di liquidusLa composizione del solido il valore dellasse delle x corrispondente allintersezione dellisoterma con la linea di solidus

    CURVA DI LIQUIDUS = al di sopra di essa non presente altro che liquidoCURVA DI SOLIDUS = al di sotto di essa non presente altro che solido

    REGIONI BIFASICHE: REGOLA DELLREGIONI BIFASICHE: REGOLA DELLORIZZONTALEORIZZONTALE

  • Calcolare le quantitCalcolare le quantit relative delle fasi presenti in un equilibriorelative delle fasi presenti in un equilibrio

    REGIONI BIFASICHE: REGOLA DELLA LEVAREGIONI BIFASICHE: REGOLA DELLA LEVA

    L

    L+S

    S

    c

    d

    e

    Tracciare lisoterma di interesse - - - - - -Individuare i punti di intersezione di questa linea con le curve di liquidus ( c) e di solidus(++++ d)La percentuale delle due fasi presenti in un punto prestabilito della regione bifasica (e) definita dalle regola della leva:

    %L = (ed/cd)*100%S = (ce/cd)*100

  • LIMITE DI SOLUBILITALIMITE DI SOLUBILITA:: massima concentrazione di atomi di soluto che possono dissolversi nel solvente formando una soluzione solida (dipende dalla temperatura)

    At 20C il limite di solubilitdello zucchero nellacqua 65%

    A 80C il limite di solubilit dello zucchero nellacqua 72%

    Determinare la solubilitDeterminare la solubilit massima di un componente in un altromassima di un componente in un altro

  • MICROSTRUTTURAMICROSTRUTTURA

    MICROSTRUTTURAMICROSTRUTTURA

    PARAMETRI CHE PARAMETRI CHE INFLUENZANO LA INFLUENZANO LA MICROSTRUTTURA :MICROSTRUTTURA :

    elementi in legaelementi in lega

    concentrazione concentrazione

    temperatura di temperatura di riscaldamento/raffreddamentoriscaldamento/raffreddamento

    velocitvelocit di di riscaldamento/raffreddamentoriscaldamento/raffreddamento

    SIGNIFICATO DELLA SIGNIFICATO DELLA MICROSTRUTTURA:MICROSTRUTTURA:

    Numero delle fasiNumero delle fasi

    ProporzioniProporzioni

    DistribuzioneDistribuzione

  • Acid solution

    Water

    ATTACCO ACIDO ATTACCO ACIDO SUPERFICIALESUPERFICIALE

    SUPERFICIE SUPERFICIE LUCIDATALUCIDATA

    SUPERFICIE ATTACCATASUPERFICIE ATTACCATA

  • MISCIBILIT ILLIMITATASi ha miscibilit illimitata di due componenti quando questi sono completamente solubili luno nellaltro sia allo stato liquido che allo stato solido.Esempi di componenti completamente miscibili allo stato liquido sono acqua ed alcool, allo stato solido sono Cu-Ni ed Ag-Au.

    Tracciando un punto sul diagramma di fase si pu capire se ci si trova in un sistema monofasico liquido, in un sistema monofasico solido o in un sistema bifasico; in questultimo caso, per conoscere composizione e quantitrelative delle fasi si ricorre alla "regola regola della levadella leva"

  • REGOLA DELLORIZZONTALE E COMPOSIZIONE DELLE FASI

    hk

    La regola dellorizzontale permette di trovare le composizioni delle due composizioni delle due fasi in equilibrio allfasi in equilibrio allinterno di una interno di una zona bifasicazona bifasica; ; esse si leggono sullascissa di un diagramma di stato. Si traccia lisoterma e vengono individuati due punti, uno sulla curva del liquidusliquidus ed uno sulla curva del solidussolidus, Si tracciano, partendo da questi due punti, due linee verticali vengono individuati altri due punti sullasse delle ascisseI due punti sono contrassegnati nel diagramma dalle lettere k ed h: la k la k rappresenta la composizione del rappresenta la composizione del liquido liquido mentre la h rappresenta la la h rappresenta la composizione del solidocomposizione del solido

  • Le percentuali in peso delle fasiLe percentuali in peso delle fasi in una qualsiasi regione bi-fasica di un diagramma di stato di equilibrio possono essere calcolate utilizzando la legge della leva

    LEGGE DELLA LEVA

  • PARAMETRI CHE INFLUENZANO LA PARAMETRI CHE INFLUENZANO LA MISCIBILITAMISCIBILITAALLO STATO SOLIDOALLO STATO SOLIDOLa solubilit dipende da:

    dimensioni atomiche

    elettronegativit

    valenza

    struttura cristallina

    Un esempio di solubilit completa: il diagramma rame-nichel

    CuCurCu= 0.128 nm

    Elettronegativit= 1.9

    Valenza= +1/+2

    Struttura cristallina: FCC

    NiNirNi= 0.125 nm

    Elettronegativit= 1.8

    Valenza= +2

    Struttura cristallina: FCC

  • ESEMPIO DI DIAGRAMMA DI STATO A COMPLETA MISCIBILIT:

    CU-NI

    COMPLETA MISCIBILIT ALLO STATO SOLIDO

  • SOLIDIFICAZIONESolidificazione attraversamento del sistema bifasico continue modifiche delle composizioni delle fasi liquida e solida.

    Raffreddamento molto molto lentolento

    T0 stato liquido.

    T1 formazione di cristalli di soluzione solida in una matrice di liquido.

    T2 i cristalli aumentano in volume ed il liquido diminuisce.

    T3 sempre pi fase solida

    T4 100% di fase solida.

    Soluzioni solide che ammettono completa miscibilit importanti nella scienza dei materiali introduzione di atomi sostituzionali in un reticolo cristallino influenza su propriet meccaniche (resistenza), elettriche, ottiche, magnetiche. SITUAZIONE DI EQUILIBRIO !!!!SITUAZIONE DI EQUILIBRIO !!!!

  • EVOLUZIONE DELLA MICROSTRUTTURA DURANTE LA SOLIDIFICAZIONE

    Solidificazione di equilibrio di una lega di composizione 35%Ni e 65%Cu

  • Solidificazione attraversamento del sistema bifasico continue modifiche delle composizioni delle fasi liquida e solida.

    EQUILIBRIOEQUILIBRIO grani di composizione omogenea grani di composizione omogenea (diversa da quella che aveva ciascun grano al momento della sua formazione).

    NONNON--EQUILIBRIOEQUILIBRIO grani di composizione diversagrani di composizione diversa (ciascun grano ha una composizione vicina a quella che aveva quando si formato).

    SOLIDIFICAZIONE 2

  • Grani di con composizione radiale, faccio una media

    La curva solidus Si sposta verso sposta verso destradestra: sulla curva tratteggiata leggo composizione media fase

    A Te termina solidificazione

    Regola della leva: ho pi liquido del previsto rispetto alle condizioni di equilibrio.

    Fenomeno della SEGREGAZIONEFenomeno della SEGREGAZIONEverso lesterno del grano ho maggiore concentrazione del componente basso-fondente.

    Al riscaldamento ho formazione liquido inattesa > perdita integritmeccanica. Serve ricottura di omogeneizzazione)

    RAFFREDDAMENTO DI NON EQUILIBRIO

  • Le soluzioni solide che ammettono completa miscibilitcompleta miscibilit sono importanti nella scienza dei materiali perch permettono:

    Introduzione di atomi sostituzionali atomi sostituzionali in un reticolo cristallino

    Modulazione delle propriet meccaniche (snervamento), elettriche, ottiche, magnetiche.

    INTERESSE INGEGNERISTICO PER LA COMPLETA MISCIBILIT

  • In presenza di unimpurezza sostituzionale di dimensioni inferiori rispetto agli atomi della matrice si sviluppano sollecitazioni di tensione sugli atomi della struttura ospite.

    In presenza di unimpurezza sostituzionale di dimensioni maggiori rispetto agli atomi della matrice si sviluppano sollecitazioni di compressione sugli atomi della struttura ospite.

    Rafforzamento per soluzione solida (meccanismo atomico)Rafforzamento per soluzione solida (meccanismo atomico)

  • Miscibili nello stato liquido e immiscibili nello stato solido:Alla solidificazione si ottengono Alla solidificazione si ottengono i due elementi/composti distintii due elementi/composti distinti.

    Es: Bi-Cd: Bi: struttura ortorombica (legame metallo-covalente sul piano basale e legame debole fra piani)Cd:carattere metallico e struttura esagonale compatta Nessuna Nessuna tendenza a fare soluzione solidatendenza a fare soluzione solida

    SOLUBILIT NULLA (IMMISCIBILIT STATO SOLIDO)

    Due elementi o composti possono non risultare affatto miscibili.

  • SOLUBILIT LIMITATA (STATO SOLIDO)Nella zona LL:Fase liquida Fase liquida alla concentrazione data.

    Nella zona L+L+:Sistemi bifasici una fase liquida ed fase liquida ed una solida una solida () di composizioni date dalle intersezioni delle isoterme con le rispettive curve di liquidus e solidus.

    Nella zona L+L+:IdemIdem (sostituiamo fase solida con )Nelle zone e :Sistema solido Sistema solido monofasicomonofasico(rispettivamente e ).Nella zona + + :Sistemi bifasiciSistemi bifasici costituiti da:A saturo di B e B saturo di A.

    Linea di Linea di SolvusSolvus

  • A+L

    L

    A+B

    B+L

    TfB

    TfA

    A (100%) B (100%)

    Liquidus

    Solidus

    Solvus

    SOLUBILITA NULLA ALLO STATO SOLIDO

  • +L

    L

    +

    +L

    TfB

    TfA

    A (100%) B (100%)

    SOLUBILITA LIMITATA ALLO STATO SOLIDO

    Liquidus

    Solidus

    Solvus:: soluzione solida di B in A

    : : soluzione solida di A in B

  • A+L

    L

    A+B

    B+L

    TfB

    TfA

    A (100%)

    B (100%)

    +L

    L

    +

    +L

    TfB

    TfA

    A (100%)

    B (100%)

    TRASFORMAZIONE EUTETTICA

    L +

    TRASFORMAZIONE EUTETTICA

    L A+B

    EUTETTICOEUTETTICO

  • +L

    L

    +

    +L

    TfB

    TfA

    A (100%) B (100%)

    Completamente liquido

    Solidifica il primo cristallo di

    Lultima goccia di liquido solidifica come

    Iniziano a formarsi piccole particelle di

    Completamente liquido

    Eutettico: tutto il liquido solidifica per dare due fasi solide e Completamente

    liquido

    Solidificailprimo cristallo di

    Il liquido solidifica completamente per dare la struttura eutettica -

  • Un esempio di diagramma reale: Pb-Sn

  • Esempio di diagramma di stato a miscibilit parziale: Pb-Sn.

    Microstruttura a T ambiente: grani equiassici di alfa

    SOLUBILIT LIMITATA: ESEMPIO DI RAFFREDDAMENTO (1)

  • SOLUBILIT LIMITATA: ESEMPIO DI RAFFREDDAMENTO (2)

    Esempio di diagramma di stato a miscibilit parziale: Pb-Sn.

    Microstruttura a T ambiente: grani equiassici di alfa, pi piccoli grani di beta

  • Esempio di diagramma di stato a miscibilitparziale: Pb-Sn.

    Lega ipo-euttettica

    Possiamo calcolare con la regola della leva: la concentrazione di primario, della struttura eutettica, ed ancora la concentrazione totale di e nella struttura

    SOLUBILIT LIMITATA: ESEMPIO DI RAFFREDDAMENTO (3) LEGA IPOEUTETTICA

  • Esempio di diagramma di stato a miscibilit parziale:

    Pb-Sn. Microstruttura a T ambiente:

    Microstruttura eutettica

    SOLUBILIT LIMITATA: ESEMPIO DI RAFFREDDAMENTO (3) LEGA EUTETTICA

  • SOLIDIFICAZIONE COMPOSIZIONE EUTETTICA

  • Esempio di diagramma di stato a miscibilit parziale: Pb-Sn. Microstruttura eutettica

    Micrografia ottica,

    ingrandimento 375x

    Lamine scure: fase

    Lamine chiare: fase

    SOLIDIFICAZIONE COMPOSIZIONE EUTETTICA

  • Un esempio di diagramma reale: Ag-Cu

  • COMPOSTI EUTETTICI: un esempio nel settore trasportiCOMPOSTI EUTETTICI: un esempio nel settore trasporti

    Le piastre eutettiche sono impiegate per il trasporto e la distribuzione di cibi surgelati e gelati.

    Il meccanismo di funzionamento basato sul fatto che la soluzione interna alle piastre presenta un punto di fusione-congelamento costante (leutettico). Nella notte la soluzione viene congelata e durante il giorno sottrae calore allambiente fino a fusione.

  • PerchPerch si mette il sale (si mette il sale (NaClNaCl) sulle strade ) sulle strade in inverno per evitare la formazione di in inverno per evitare la formazione di ghiaccio? ghiaccio?

    Tmelt ice = 0C

    Tmelt NaCl= 804C

    Tmelt (ice+NaCl)= -21.3C

  • TRASFORMAZIONE PERITETTICA

    Al raffreddamento:Al raffreddamento: + L + L

  • TRASFORMAZIONE PERITETTICA

    L

    +L

    +L

    + TfB

    TfA

    A (100%) B (100%)

    Liquidus

    Solidus

    Solvus

    TRASFORMAZIONE PERITETTICA

    +L

    PUNTO PUNTO PERITETTICOPERITETTICO

  • Il diagramma caratterizzato da una trasformazione peritettica nel corso della quale, al riscaldamento, una soluzione solida di composizione p si trasforma, alla temperatura peritetticaTP, costante, in una soluzione solida a massima concentrazione in B e in un liquido di composizione c.

    Trasf. PERITETTICA (INVARIANTE)

    d + liqc p a Tp

    DIAGRAMMA DI STATO PERITETTICO

  • L+L

    +L

    + TfB

    TfA

    A (100%) B (100%)

    TfA

    Completamente liquido

    Solidifica il primo cristallo di

    Reagisce completamente con il liquido per dare

  • Se si raffredda un liquido di composizione M alla temperatura T1 si separa il primo cristallo di di composizione b.

    RAFFREDDAMENTO COMPOSIZIONE IPO-PERITETTICA

  • Fra T1 e TP la composizione del solido e del liquido variano lungo le linee bd e ac.

    A TP ha luogo la trasformazione peritettica nel corso della quale tutto il liquido c reagisce con parte di

    (di composizione d)

    per dare la soluzione solida di composizione p.

    +

    + liq.

    + liq.

    RAFFREDDAMENTO COMPOSIZIONE IPO-PERITETTICA 2

  • Scomparsa lultima goccia di liquido la temperatura riprende a scendere e le composizioni delle fasi e variano lungo le linee df e pg.

    Alla temperatura dellascissa la percentuale di fase data da Mg/fg100 e la percentuale della fase data da fM/fg100.

    RAFFREDDAMENTO COMPOSIZIONE IPO-PERITETTICA 3

  • Se si raffredda un liquido di composizione D si separa per primo, alla temperatura T2 , un cristallo di fase di composizione h.

    Alla temperatura TPtutta la fase reagisce con parte del liquido c per dare la fase di composizione peritettica p.

    RAFFREDDAMENTO COMPOSIZIONE IPER-PERITETTICA

  • Scomparsa la fase la temperatura riprende a scendere finch, alla temperatura T3, tutto il sistema solidificato sotto forma di fase .

    RAFFREDDAMENTO COMPOSIZIONE IPER-PERITETTICA 2

  • Soluzioni Solide Intermedie:Soluzioni Solide Intermedie:Non si trovano agli estremi del diagramma di stato, ma al centro e presentano struttura cristallina diversa da quella degli elementi puri e composizione variabile entro un certo range.

    ALTRE FASI: SOLUZIONI INTERMEDIE

  • Composti Intermetallici Composti Intermetallici Nel caso in cui le due sostanze siano metalli.

    ALTRE FASI: COMPOSTI INTERMEDI

    Hanno composizione fissa e gli atomi disposti in modo ordinatoLa possibilitLa possibilit di esistenza delle soluzioni solide intermedie e dei di esistenza delle soluzioni solide intermedie e dei composti dipende da fattori dimensionali, di valenza, di composti dipende da fattori dimensionali, di valenza, di concentrazione elettronica, di elettronegativitconcentrazione elettronica, di elettronegativit..

    Composti con elementi interstiziali.Composti con elementi interstiziali.Contengono metalli + atomi di piccole dimensioni (H , B , C , N) in posizione

    interstiziale.Presentano alcune caratteristiche metalliche come lucentezza e conduttivit, ma

    presentano legami covalenti (elevata durezza e l'alto punto di fusione).

    Sostanza: TiC ZrC NbC TaC TiN ZrN NbN TaNTemperatura di fusione: C 3150 3530 3500 3900 2940 2980 2200 3087

  • COMPOSTO A FUSIONE CONGRUENTE

    Congruente Congruente Il liquido che si forma alla fusione ha la stessa Il liquido che si forma alla fusione ha la stessa composizione del solido di partenzacomposizione del solido di partenza

    Un compostocomposto si differenzia da una soluzione solida perch ad esso corrisponde una formula chimica ben definitaformula chimica ben definita

  • Esempio di diagramma di stato con composto a fusione congruente: diagramma Mg-Pb

    COMPOSTO A FUSIONE CONGRUENTE 2

  • COMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE

  • Se si raffredda un liquido di composizione M alla temperatura T1 cominciano a separarsi cristalli di B di deposizione primaria; il processo continua fino alla temperatura TP mentre la composizione del liquido raggiunge il punto a.

    SOLIDIFICAZIONE conCOMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE

  • A TP costante tutto il liquido di composizione a reagisce con una parte del solido B per dare il composto AmBn; a trasformazione conclusa sono presenti le due fasi solide AmBn e B.

    La percentuale di AmBn data da [MB/(AmBnB)]100; quella di B da [(AmBnM)/(AmBnB)]100.

    SOLIDIFICAZIONE conCOMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE 2

  • Se si raffredda un liquido di composizione D alla temperatura T2comincia a formarsi B solido che , alla temperatura TP, reagisce tutto con una parte del liquido di composizione a per dare il composto AmBn.

    SOLIDIFICAZIONE conCOMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE 3

  • Conclusa la trasformazione, il liquido a e il solido AmBn sono presenti nelle seguenti proporzioni: percentuale di liquido a = fp/ap100; percentuale di solido AmBn = af/ap100.

    SOLIDIFICAZIONE conCOMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE 4

  • Tra la temperatura TP e quella eutettica TE , dal liquido continua a separarsi il composto AmBnmentre la composizione del liquido varia lungo la curva aE.

    SOLIDIFICAZIONE conCOMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE 5

    B

  • Alla temperatura TE, costante, dal liquido eutettico di composizione E si separano contemporaneamente cristalli fini (lamellari/globulari) di A e di AmBn.

    SOLIDIFICAZIONE conCOMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE 6

    B

  • DIAGRAMMI DI STATO REALI:DIAGRAMMI DI STATO REALI:IL DIAGRAMMA FERROIL DIAGRAMMA FERRO--CARBONIOCARBONIO

  • TRASFORMAZIONE EUTETTOIDICATRASFORMAZIONE EUTETTOIDICA

  • EUTETTOIDE EUTETTOIDE solidificazionesolidificazione

  • LEGA IPOLEGA IPO--EUTETTOIDICA EUTETTOIDICA solidificazionesolidificazione

  • LEGA IPERLEGA IPER--EUTETTOIDICA EUTETTOIDICA solidificazionesolidificazione

  • DIAGRAMMI DI STATO REALI: BRONZI

  • CURVE DI RAFFREDDAMENTOCURVE DI RAFFREDDAMENTO

    A+L

    L

    A+B

    B+L

    TfB

    TfA

    A (100%)

    B (100%)

    COMPONENTE PURO (e.g. A)COMPONENTE PURO (e.g. A)T

    Time

    TRASFORMAZIONE DI FASE

  • CURVE DI RAFFREDDAMENTOCURVE DI RAFFREDDAMENTO

    A+L

    L

    A+B

    B+L

    TfB

    TfA

    A (100%)

    B (100%)

    LEGA IPOLEGA IPO--EUTETTICAEUTETTICA

    T

    Time

    BREAK

  • CURVE DI RAFFREDDAMENTOCURVE DI RAFFREDDAMENTO

    A+L

    L

    A+B

    B+L

    TfB

    TfA

    A (100%)

    B (100%)

    LEGA EUTETTICALEGA EUTETTICA

    T

    Time

    TRASFORMAZIONE EUTETTICA