STM1_04

TIINA MATERIALELOR 4

prof.dr.ing. Mircea Horia iereani @ i [email protected]

Aliaje metalice

z Metalele pure sunt rar folosite n form pur mai mult sub form de aliajez Metalele pure sunt rar folosite n form pur, mai mult sub form de aliaje.z Aliajul este materialul metalic omogen la scara macroscopic, alctuit din

2 sau mai multe metale sau din metale i nemetale, dar n care predomin2 sau mai multe metale sau din metale i nemetale, dar n care predomin proprietile metalice.

z Elementele chimice coninute n structura unui aliaj sunt denumite componentele aliajului. Orice aliaj are n compoziie un component principal (numit i component de baz) metalic i unul sau mai multe componente secundare (numite i componente de aliere) metalice saucomponente secundare (numite i componente de aliere) metalice sau nemetalice.

z Totalitatea aliajelor alctuite din aceleai componente, luate n diferite proporii, formeaz un sistem de aliaje.

z Dup numrul de componeni aliajele pot fi: binare (2 componeni), ternare (3 i) t (4 i) li ( i li(3 componeni), cuaternare (4 componeni) sau polinare (mai muli componeni).

Aliaje metalice

z Suma elementelor de aliere dintr-un aliaj poart numele de grad de aliere; di ti li jse disting aliaje:

-bogat aliate ( elementelor de aliere>10%);-mediu aliate ( elementelor de aliere 2 5-10%);mediu aliate ( elementelor de aliere 2,5 10%);-slab aliate ( elementelor de aliere

Aliaje metalice

concentraiile atomice ale componentelor (%Aat; %Bat):

NAA i NAB fiind numrul atomilor care alctuiesc masele MA i MB alecomponentelor, iar NA - numrul total de atomi n aliaj (NA =NAA +NAB).

iil i i iil i l lz ntre concentraiile atomice i concentraiile masice ale componentelor aliajului binar exist relaiile

z Pentru aliajul considerat se poate detemina i concentraia electronicz Pentru aliajul considerat se poate detemina i concentraia electronic, definit ca fiind raportul dintre numrul total al electronilor de valen i numrul total al atomilor care alctuiesc masa M de aliaj:

Aliaje metalice

Pe lng componentul de baz i componentul sau componenii de aliere, g p p p ,orice aliaj industrial conine n cantiti reduse anumite elemente care fie nu au putut fi eliminate complet n procese de purificare, fie au ajuns accidental n aliaj la elaborare i prelucrare Aceste elemente se numesc impuritin aliaj la elaborare i prelucrare. Aceste elemente se numesc impuriti.

Impuritile pot fi neutre (nu nrutesc structura i proprietile aliajului); nocive (nrutesc structura i proprietile aliajului) acestea fiind limitatenocive (nrutesc structura i proprietile aliajului) acestea fiind limitate la valori precise n funcie de natura aliajului (ex. % sulf n oel); dorite(care mbuntesc proprietile matarialului, ex. TiB2 n aluminiu).

O parte omogen dintr-un sistem care are aceeai compoziie chimic i aceeai stare n toat masa ei i este desprit de celelalte pri omogene prin suprafee de separaie bine conturate poart denumirea de faz.prin suprafee de separaie bine conturate, poart denumirea de faz.

Totalitatea fazelor aflate n stare de echilibru n anumite condiii de temperatur, presiune i ali factori externi poart numele de sistem.

Sistemele pot fi omogene sau eterogene.

Aliaje metalice

Echilibru termodinamic al aliajelor metalice este studiat prin intermediul j pdiagramelor de faze. Studiul diagramelor de echilibru face posibil determinarea transformrilor n timpul fazei de nclzire sau de rcire foarte lentlent.

In funcie de numrul de faze, acestea se pot clasifica n: monofazice (o singur faz), bifazice (2 faze), trifazice (3 faze), polifazice (mai multe faze).

Monocristalinmonofazic

Policristalinmonofazic

Policristalinbifazic

Aliaje metalice

z Legea fazelor (Gibbs) stabilete relaia dintre numrul de grade de g ( ) glibertate sau variaia (schimbarea temperaturii i presiunii, fr a varianumrul de faze n echilibru), numrul de componeni i numrul de faze:

d V i i l d i

cnV +=unde: V = variaia; n = numrul de componeni;

= numrul de faze n echilibru; c = numrul de factori externi.z Dac se iau n considerare temperatura i presiunea vom aveaz Dac se iau n considerare temperatura i presiunea vom avea

iar dac se consider presiunea constant formula anterioar devine:2+= nV

iar dac se consider presiunea constant, formula anterioar devine:

z Deoarece V> 0, rezult condiia < n + 1 (numrul de faze din structura 1+= nV

, (aliajelor unui sistem este mai mic sau cel mult egal cu numrul componentelor sistemului plus unu).

Aliaje metalice

z Introducerea de elemente de adaos n metalul de baz determin formarea unor componente noi, care se pot studia cu microscopul metalograficunor componente noi, care se pot studia cu microscopul metalografic denumite constitueni metalografici. Acetia sunt: metalul pur, soluia solid, compusul chimic, amestecul mecanic.

z Metalul pur este constituentul metalografic cel mai simplu n care al doilea metal este n proporie de 0%.

z Are o temperatur de solidificare constant La microscop apare sub formz Are o temperatur de solidificare constant. La microscop apare sub form de gruni. Se poate simboliza prin simbolul chimic al elementului (Fe, Ni, Cr, etc.) sau prin litere mari ale alfabetului latin (A, B, C, etc.). Grunii pot avea limite sinuoase sau limite poligonale.

z Metalul pur are plasticitate, conductibilitate termic i electric ridicate dar proprietile de re isten s ntelectric ridicate, dar proprietile de rezisten sunt sczute (duritatea, rezistena la rupere, limita de curgere).

Gruni poligonali n Cu

Aliaje metalice

z Gradul de puritate al unui metal se exprim prin diferena dintre 100% i suma coninuturilor tuturordiferena dintre 100% i suma coninuturilor tuturor elementelor strine aflate n metalul respectiv. Se poate face n procente atomice sau n procente de greutategreutate.

z Dup gradul de puritate metalele pot aparine urmtoarelor categorii de baz (procente de greutate):-metale de puritate fizic (99,999999%), utilizate n

domeniul tehnicii nucleare, semiconductoarelor, aparaturii cosmice, etc.p ,

-metale de puritate spectral (99,999%),-metale de puritate chimic care pot fi: a) cu puritate

hi i idi (99 9 99 99 %) b) ichimic ridicat (99,9-99,99 %), b) cu puritate chimic nalt (99,99-99,999 %),

-metale de puritate tehnic ce pot fi: a) puritate p p ) ptehnic medie (99,0-99,9 %) i b) cu puritate tehnic sczut (95-99 %).

Soluia solidz Este constituentul metalografic care se obine prin dizolvarea unui metal n altul.

M l l di l di l l M l l i i d b Metalul care se dizolv = dizolvat sau solvat. Metalul care constituie masa de baz = solvent.

z Soluiile solide se topesc i se solidific ntr-un interval de temperatur. p pz La microscop apare sub form de gruni, cu limite sinuoase dac s-a obinut prin

turnare i cu limite drepte dac obinerea a constat din turnare i recristalizare.z D d l l i l l i di l l l l i z Dup modul n care are loc integrarea metalului dizolvat n metalul solvent exist

mai multe categorii de soluii solide Soluia solid de substituie (a): atomii metalului dizolvat nlocuiesc n unele ( )

noduri ale reelei atomii metalului solvent. Soluia solid de interstiie (b): atomii unui element ptrund n spaiile libere ale

reelei celuilalt elementreelei celuilalt element.

S l i lid d b tit i ta. Soluie solid de substituie pentru aliajul Cu-Ni, reprezentare n plan i

spaiu

b.Soluie solid de interstiie de carbon n Fe, reprezentare n plan i spaiu

Soluia solid

z Soluia solid incomplet: prezint o reea cristalin din nodurile creia lipsescz Soluia solid incomplet: prezint o reea cristalin din nodurile creia lipsesc atomi ai solventului.

z Soluia solid complex: este combinaia ntre soluia solid de substituie i cea de i t tiiinterstiie.

Soluie solid complex ntr-un aliaj polinar Fe-Cr-Ni-C, reprezentare n plan i spaiu

Compusul chimic

z Este constituentul metalografic cu proprietile:g p p are are o compoziie chimic bine determinat i constant dat de

formula AmBn, reeaua cristalin este diferit de cea a componenilor A i B, are o temperatur de topire bine determinat, n general mai mare

d t l t l tdect a elementelor componente. compusul chimic prezint o duritate i o fragilitate ridicate, mrind

simitor rezistena aliajelor n detrimentul proprietilor de plasticitate.simitor rezistena aliajelor n detrimentul proprietilor de plasticitate.z La microscop compuii chimici a. b.apar sub diferite forme: reea (a), p ( ),ace (b), globule.

Compusul chimic

z Clasificare dup posibilitatea existenei compuilor (ca faze unice ale p p p (aliajelor) la variaia concentraiilor componentelor n jurul valorilor de baza care le definesc compoziia: i fi i i f i f i i i compui definii sau faze daltonide, care se formeaz i exist numai

cnd concentraiile componentelor au valorile de baz (constante) caracteristice acestora;caracteristice acestora;

compui de compoziie variabila sau faze bertholide, care se pot forma i exista i cnd concentraiile componentelor iau valori ntr-un interval (restrns) ce conine valorile de baz (constante) caracteristice acestora: deoarece se poate considera c aceti compui (avnd structura cristalin proprie) se comport ca nite componente solvent care pot dizolva (prinproprie) se comport ca nite componente solvent care pot dizolva (prin substituie sau interstiial) mici cantiti (suplimentare compoziiei de baz) din componentele ce intr n alctuirea lor. Fazele bertholide sunt d i i l ii lid b d i hi i idenumite i soluii solide pe baza de compui chimici.

Compusul chimic

z Clasificare dup comportarea la topire: i t i t l i ( lidifi ) l f l compui cu topire congruent care se comport la topire (solidificare) la fel ca

metalele pure: se topesc (se solidific) la o temperatur constant (n general mai mare dect temperaturile de topire - solidificare ale componentelor care i l i )alctuiesc);

compui cu topire incongruent, care se descompun nainte de topire (ntr-un amestec de faze lichide i solide).

z Clasificare dup nivelul energiei libere: compui electrochimici (MgSe, PtAl2, ZnS, MnS, FeS, AuSn etc), la care factorul

principal care le determin formarea i le asigur stabilitatea este afinitateaprincipal care le determin formarea i le asigur stabilitatea este afinitatea electrochimic a componentelor; de obicei compuii electrochimici sunt compui definii, cu topire congruent, caracterizai prin legturi interatomice ionice sau covalente i structuri cristaline de tip cubic sau hexagonal;covalente i structuri cristaline de tip cubic sau hexagonal;

compui electronici (AgCd, AuCd, NiAl, AgZn, Cu31Sn8 etc), la care formarea i stabilitatea sunt determinate de asigurarea unei anumite concentraii electronice (f l b di l d li(formarea acestora are la baz tendina componentelor de a realiza o structur cristalin comun, caracterizat printr-un nivel minim al energiei interne a gazului electronic).

Compusul chimic

compui geometrici, la care formarea i stabilitatea sunt determinate primordial p g pde existena anumitor rapoarte intre dimensiunile atomice ale componentelor; n aceast categorie se situeaz trei tipuri de compui: fazele Laves (MgCu MgZn MgNi etc ) compui cu formula chimic fazele Laves (MgCu2, MgZn2, MgNi2 etc.) - compui cu formula chimic

AB2, care se formeaz intre componente avnd raportul razelor atomiceRaA/RaB= 1,225; raport ce asigur o mare compactitate a aranjamentului t il t l t t i t li ( l ) t iatomilor componentelor n structura cristalin (complex) a acestor compui;

fazele sigma (VFe, FeCr, MnCr etc.) - compui cu structur cristalin complex, care se formeaz ntre metalele de tranziie avnd diferena relativ a razelor atomice mai mic dect 8 %; fazele de ptrundere sau compuii interstiiali (Fe4N, Fe3C, TiC, VC, W2C

etc ) - compui cu structur cristalin simpl sau complex care se formeazetc.) - compui cu structur cristalin simpl sau complex, care se formeaz ntre metalele de tranziie i elementele chimice cu raz atomic mic: hidrogen, carbon, azot, bor, etc.

Amestecul mecanic

z Este constituentul metalografic format din dou sau mai multe faze solide gcare s-au separat din:

-soluie lichid, caz n care este vorba de amestec mecanic eutectic (a) ;-soluie solid, situaie n care este denumit amestec mecanic eutectoid (b).

li j t ti Cd S lit l l (F C)aliaj eutectic Cd-Sn perlit lamelar (Fe-C)

Diagrame de echilibru binare

T

T ( C)

Li hidLichid

TA Lichidus

Solid + LichidDiagramele de echilibru sunt reprezentri

TBSolidus

sunt reprezentri grafice, n funcie de temperatur i

Solidcompoziie chimic, ale domeniilor de stabilitate a fazelor n

% BA Bstabilitate a fazelor n sistemele de aliaje.

z n fiecare diagram de echilibru a aliajelor binare AB avem:-curba deasupra creia nu sunt prezente dect lichidele = curba lichidus;-curba dedesubtul creia nu sunt prezente dect solidele = curba solidus.


z orice diagrama are n ordonat temperatura, iar n abscisa concentraia (masic sau atomic) a unuia din componentele (A,B) care definesc sistemul (ntre ) p ( ) (concentraiile componentelor oricrui aliaj binar exist relaia %A + %B = 100 % i, ca urmare, orice abscis a diagramei definete complet compoziia unui aliaj al sistemului);sistemului);

z o paralel la axa ordonatelor diagramei reprezint un aliaj al sistemului cu evoluia sa structural la diferite temperaturi; paralela la axa ordonatelor corespunztoare

i li j l i t l i t d it ti l li j l iunui aliaj al sistemului este denumit verticala aliajului,z pe orice linie de transformare fazic a diagramei coexist n echilibru toate fazele

din domeniile adiacente acesteia;z o izoterm trasat ntr-un domeniu bifazic al diagramei intersecteaz liniile de

transformare fazic ce mrginesc domeniul n puncte ale cror abscise definesc compoziiile celor dou faze care coexist n echilibru la temperatura corespunztoarecompoziiile celor dou faze care coexist n echilibru la temperatura corespunztoare izotermei; aceast regul este denumit regula izotermei (orizontalei);

z o izoterm trasat ntr-un domeniu monofazic al diagramei intersecteaz liniiile de f f i i d i l l b i d fitransformare fazic ce mrginesc domeniul n puncte ale cror abscise definesc

limitele intervalelor de variaie a concentraiilor componentelor pentru care faza din domeniul respectiv exist ca faz unic la temperatura corespunztoare izotermei.


Regula izotermei (orizontalei) = ducnd orizontala corespunztoare temperaturii T, aceasta intersecteaz curba de solubilitate n M i P.temperaturii T, aceasta intersecteaz curba de solubilitate n M i P.

Fazele n echilibru sunt soluiile solide 1 i 2, iar compoziiile lor sunt C1%B pentru 1 i C2 %B pentru 2.

TA

T ( C)

2TA1+2

2PM

TB1

% BA BC2C1

Regula prghiei: determin proporiile fazelor n echilibru la o temperatur dat ntr-un aliaj dat. Se duce verticala de compoziie C0 aliajului (NC0) i se formeaz o prghiePunctul de sprijin al prghiei este la intersecia verticalei de compoziie cu orizontala corespunztoare temperaturii MP, iar punctele de aplicaie ale forelor la intersecia orizontalei cu verticalele de compoziie ale fazelor n echilibru (n punctele M i P)

prghie.

orizontalei cu verticalele de compoziie ale fazelor n echilibru (n punctele M i P).

z n 1 : CB lich. = C0z n 5 : CB Sol. = C0

n 3 : CB lich = ??C2B lich.CB sol. = ?? C1 C2C1

ntr un domeniu bifazic concentraiile n element B corespund absciselor de lantr-un domeniu bifazic concentraiile n element B corespund absciselor de la intersecia izotermei cu limitele domeniului.La o temperatur T, toate aliajele de compoziie C0 (%B), cu C1


z Regula segmentelor opuse: la o temperatur Tx, concentraia masic a l t l i B telementului B este: n faza solid CS, n faza lichid C n faza lichid CL.

T (C)Fie fS i fL proporiile masice ale fazelor solid i lichid

Tx

fazelor solid i lichid. M N P

1=+ LS ffSSX CfC

CB (%B)A BCXCS CLLSSX

LXLLSS CCfCfCCfCf ==+

SXXL CCfCCf SL

SXL

SL

XLS CC

CCfsiCCCCf ==


z Regula segmentelor opuse: n cazul n care m1, m2 i m sunt masele fazelor i li j l i1, 2 i masa aliajului:

mmm =+ 21 T (C)

PMPN

mm =1 Tx

M N P

PMm

NMm =2PMm

=CB (%B)A BCXCS CL


z Domeniile trifazice: trei faze de compoziii fixe sunt n echilibru la oz Domeniile trifazice: trei faze de compoziii fixe sunt n echilibru la o temperatur dat:

( ) ( ) ( ) + z Aceasta reacie izoterm evolueaz ntr-o direcie sau alta, n funcie de

( ) ( ) ( )2 2 1 1 3 3x x x +

cldura primit sau furnizat de sistem.z Exist trei reacii izoterme principale care pot fi ntlnite n diagramele de

f Sfaze. Se poate remarca: orice domeniu trifazic este adiacent la trei domenii difazice distincte; de fiecare dat cnd apare o faz lichid numele reaciei se termin n de fiecare dat cnd apare o faz lichid, numele reaciei se termin n

ic; ori de cte ori transformarea are loc numai ntre fazele solide, numele o de c e o s o e e oc u e e e so de, u e e

reaciei se termin n oid.

n cazul n care atomii componentelor din lichid nu se dizolv ele se separ dup

Diagrame de echilibru ale aliajelor cu componente imiscibile n stare lichid i solid

n cazul n care atomii componentelor din lichid nu se dizolv, ele se separ dupdensitatea lor, rezultnd dou lichide imiscibile (LA + LB), la temperaturi mai mare dect TA. La temperatura T se solidific metalul pur A dar B rmne lichid pn laLa temperatura TA se solidific metalul pur A, dar B rmne lichid pn la temperatura de TB, la care se va solidifica.In final se obin cristale de metal pur A i cristale de metal pur B.

Diagrama de echilibru Fe+Pb

TA = temperatura de topire a componentului A

TB = temperatura de topire acomponentului Bp

LA = component A n stare lichid

LB = component B n stareLB component B n stare lichid

A = component A n stare solidB = component B n stare solidB = component B n stare solidTA-a-TB = linia lichidusTA-b-TB = linia solidus

Linia superioar TA-a-TB (liquidus) indic temperatura de debut a cristalizrii, n timp Diagrame de echilibru ale aliajelor care formeaz soluii solide nelimitate

ce linia inferioar TA-b-TB (solidus) indic temperatura de final a cristalizrii.Intervalul de temperaturi ntre liquidus i solidus marcheaz domeniul n care cristalelede soluie solid se formeaz n faza lichid. = soluie solid total ntre A i B

Diagrama de echilibru Cu-Ni

Sub linia solidus nu sunt dect cristale de soluie solid omogen A i B.

ag a a de ec b u Cu N

Micrografia soluiei solide Cu-Ni (x200).a) dendritele n soluie solidb) poliedre n soluie solid (dup recoacere de omogenizare)

Diagrame de echilibru ale aliajelor care formeaz soluii solide nelimitate

z 1 li hid1

T ( C)z 1. stare lichid 23

TA

( )

45

TB

5

CB ( %)A BC0z 2. nceputul solidificrii B ( )0pcu formarea germenilor de soluie solid

T ( C)1

Diagrame de echilibru ale aliajelor care formeaz soluii solide nelimitate

z 3. 50% lichid, 50% solid TAT ( C)

2

3

TB45

CB ( %)A B

5

C0 CB ( %)0

z 4. sfritul solidificrii (urme de lichid)

z 5. stare solid

Diagrame de echilibru ale aliajelor cu componente miscibile n stare lichid i imiscibile n stare solid. Diagrame cu eutecticz Linia superioar TA-e-TB (lichidus) ) indic temperatura de debut a

cristalizrii, n timp ce linia inferioar TA-a-e-b-TB (solidus) indic temperatura de final a cristalizriitemperatura de final a cristalizrii.

z Intervalul de temperaturi ntre liquidus i solidus marcheaz domeniul n care cristalele de componeni A i B se formeaz n faza lichid.p

z Sub linia solidus nu este dect amestec mecanic eutectic E (cristale de component A i cristale de component B), cristale de A i cristale de B.

z a-e-b = orizontala eutectic, dup care se produce transformareaeutectic att la nclzire ct i larcire, descris de reacia eutectic:

)( barac

inceBAEL +

inc

Micrografia aliajului Pb-Sb (x150). Diagrama de echilibru Pb-Sb

a) aliaj hipoeutectic: eutectic (Pb + Sb) i Pb n exces (zonele ntunecate);a) aliaj hipoeutectic: eutectic (Pb + Sb) i Pb n exces (zonele ntunecate); b) aliaje eutectic: eutectic (Pb + Sb); c) aliaj de hipereutectic: plachete de eutectic (Pb + Sb) i Sb (zonele albe)

Forme de eutectic

z Eutecticul apare la microscop sub forma:p pa) de lamele (eutectic lamelar),b) de sfere (eutectic globular),c) de ace (eutectic acicular).

a) b) c)

Diagrame de echilibru ale aliajelor cu componente miscibile n stare lichid, care formeaz soluii solide limitate n stare solid. Diagrama cu

t tieutectic

z Linia lichidus: tA-c-tBz Linia solid s: t d c e tz Linia solidus: tA-d-c-e-tBz = soluie solid n care A = solvent

B = dizolvatB = dizolvatz = soluie solid n care A = dizolvat

B = solventB solventz Dreapta de = linia eutectic dup care

are loc reacia eutectic

( ) ( ) ( )[ ]baracnc EcL +Aliajul eutectic este compus din gruni de eutectic d + e.

Diagrame de echilibru ale aliajelor cu componente miscibile n stare lichid, care formeaz soluii solide limitate n stare solid. Diagrama cu compus chimic

Sunt asementoare cu cele anterioare, dar au fragilitate mare, deci o utilizare t i d t irestrns n industrie.

Linia lichidus tA-e1-tAmBn-e2-tBLinia solidus tA-a-e1-b-tAmBn-c-e2-d-tBA 1 AmBn 2 B

AmBn = compusul chimic

Cele 2 reacii eutectice:

( ) ( ) ( )[ ]baracnc EeL + 11( ) ( ) ( )[ ]dcracnc EeL + 22

Diagrama de echilibru a aliajelor cu soluie solid limitat i compus chimic

nc

Diagrame de echilibru ale aliajelor cu componente miscibile n stare lichid, care formeaz soluii solide limitate n stare solid. Diagrama cu peritectic

a-c-b = linia lichidus a-d-e-b = linia solidus Punctul c = punct de inflexiune sau punct peritecticcde = orizontal peritectic la traversareacde = orizontal peritectic, la traversarea ei la nclzire sau la rcire se produce transformarea peritectic n prezena a trei faze, un lichid i dou solide i . are ca solvent componentul A i dizolvat pe B inverspe B, invers.

f i iTransformarea peritectic

( ) ( ) ( )dL rac +Diagrama de echilibru a aliajelor cu soluie solid limitat i peritectic

( ) ( ) ( )decLinc +

Diagrame cu transformari alotropice ale componenilor.a) diagrame cu solubilitate total

z Cel puin unul dintre componeni are mai multe stri alotropice (A A )z Cel puin unul dintre componeni are mai multe stri alotropice (A , A , ...)a) ambii componenti au cte o trasformare alotropic;b) numai A are o transformare alotropic;b) numai A are o transformare alotropic;c) A prezint dou transformri alotropice;

z Pentru fiecare temperatur este solubilitate total ntre A i BPentru fiecare temperatur este solubilitate total ntre A i B

a) b) c)

Diagrame cu transformari alotropice ale componenilor. b) diagrame cu eutectoid

z Eutectoid = amestec mecanic rezultat prin descompunerea izoterm a unei soluii solide de concentraie determinat.

z Intre A i B : solubilitate total soluia solid ;z Intre Aa i Ba: insolubilitate total

EBAEtE =+ )(

Diagrame de echilibru ternare

z Diagramele de echilibru ale sistemelor de aliaje ternare se reprezint sub forma unor machete sau modele tridimensionale, avnd ca baze triunghiuri

hil lechilaterale. z Triunghiul echilateral ce reprezint baza diagramei de echilibru a unui

sistem de aliaje ternare este denumit triunghiul concentraiilor i aresistem de aliaje ternare este denumit triunghiul concentraiilor i are nscrise n vrfuri simbolurile chimice ale celor trei componente ale sistemului, iar de-a lungul laturilor - concentraiile (masice sau atomice), ale acestor componente (latura AB este un aliaj ntre A i B).


z La utilizarea diagramelor de echilibru ale sistemelor de aliaje ternare se aplic urmtoarele reguli privind triunghiul concentraiilor: orice punct din interiorul triunghiului concentraiilor definete compoziia

unui aliaj al sistemului ternar (punctul M definete aliajul avnd %A = a: %B = b ; %C = c evident %A + %B + %C = a + b + c = 100);%B = b ; %C = c, evident %A + %B + %C = a + b + c = 100);

punctele din interiorul triunghiului concentraiilor aparinnd unei drepte paralele cu o latur a triunghiului definesc compoziiile unui grup de aliaje avnd aceeai concentraie a componentului nscris n vrful opus laturii cu care dreapta dat este paralel (punctele aparinnd segmentului PQ , paralel cu latura BC, opus vrfului A, corespund grupului de aliaje ternareparalel cu latura BC, opus vrfului A, corespund grupului de aliaje ternare avnd %A = a = ct.;

punctele din interiorul triunghiului concentrailor aparinnd unei ceviene (d l d f l h l ) d fa acestuia (dreapt ce trece prin unul din vrfurile triunghiului) definesc

compoziiile unui grup de aliaje avnd acelai raport al concentraiilor componentelor nscrise n vrfurile prin care nu frece ceviana (punctele p f p f (paparinnd cevienei AD, care conine vrful A, dar nu trece prin vrfurile B i C, corespund grupului de aliaje ternare avnd %B/%C = b/c = ct.


z Pentru a construi diagrama de echilibru a unui sistem de aliaje ternare se traseaz triunghiul concentraiilor (cu care se pot defini compoziiile aliajelor sistemului), se nscrie temperatura pe o ax perpendicular pe planul triunghiului concentraiilor i n sistemul de coordonate astfelplanul triunghiului concentraiilor i, n sistemul de coordonate astfel realizat, se reprezint domeniile de stabilitate ale fazelor, delimitate prinlinii i/sau suprafee de transformare fazic.

T i hi l iilTriunghiul concentraiilor pentru un sistem de aliaje de ternare


z La utilizarea diagramelor de echilibru ale sistemelor de aliaje ternare se aplic urmtoarele reguli: o perpendicular pe planul triunghiului concentraiilor (avnd piciorul n interiorul

triunghiului) reprezint un aliaj al sistemului cu evoluia sa structurala la diferite g ) p j temperaturi; perpendiculara pe planul triunghiului concentraiilor corespunztoare unui aliaj al sistemului este denumit (ca i n cazul sistemelor de aliaje binare) verticala aliajului;j ;

liniile i/sau punctele de intersecie dintre suprafeele i/sau liniile unei diagrame ternare i un plan perpendicular pe planul triunghiului concentraiilor i paralel cu una din laturile acestuia definesc diagrama de echilibru a unui grup de aliaje ternareuna din laturile acestuia, definesc diagrama de echilibru a unui grup de aliaje ternare avnd aceeai concentraie a componentului nscris in vrful opus laturii triunghiului concentraiilor cu care planul de secionare este paralel; diagrama de echilibru care se obine printr-o astfel de secionare (cu configuraia asemntoare diagramelor dese obine printr-o astfel de secionare (cu configuraia asemntoare diagramelor de echilibru ale sistemelor de aliaje binare) este denumit diagram pseudobinar;

liniile i/sau punctele de intersecie dintre suprafeele i/sau liniile unei diagrame t i l i t ( l l l l t i hi l i t iil ) d fiternare i un plan izoterm (paralel cu planul triunghiului concentraiilor), definesc diagrama fazica a sistemului de aliaje ternare la temperatura corespunztoare planului izotem de secionare.

Diagrama de echilibru fazic a unui sistem de aliaje ternare n care componenii sunt complet solubili att in stare lichid, t i i t lidct i in stare solid

z L = soluia lichid a componentelor A, B i C

l i lid d b i iz = soluia solid de substituie a componentelor sistemului.

Diagrama de echilibru fazic a unui sistem de aliaje ternare n care componenii sunt complet solubili att in stare lichid, t i i t lidz Diagrama conine dou suprafee de transformare fazic:ct i in stare solid

suprafaa deasupra creia toate aliajele sistemului se afla in stare lichida, numit suprafaa lichidus;

f b li j l di i fl i lid i suprafaa sub care toate aliajele din sistem se afla in stare solid, numit suprafaa solidus.

z Punctele comune celor dou suprafee de transformare fazic au ordonatelez Punctele comune celor dou suprafee de transformare fazic au ordonatele corespunztoare temperaturilor de solidificare (topire) ale componentelor A, B, C (notate n diagrama tsA, tsB, tsC). cele doua suprafee de transformare fazic delimiteaz n spaiul diagramei trei domenii- dou domenii monofazice. unul coninnd faza lichid L si cellalt - soluia solid i un domeniu bifazic L + .domeniu bifazic L + .

Diagrama de echilibru fazic a unui sistem de aliaje ternare n care componenii sunt complet solubili att in stare lichid, t i i t lidz Aliajele sistemului ternar pot fi analizate i pe diagrame pseudobinare ct i in stare solid

(obinute prin secionarea diagramei ternare cu plane perpendiculare pe planul triunghiului concentraiilor i paralele cu una din laturile acestui triunghi) sau pe diagrame fazice la diverse temperaturi (obinute printriunghi) sau pe diagrame fazice la diverse temperaturi (obinute prin secionarea diagramei ternare cu plane izoterme).

z Diagram pseudobinar obinut pentru %A = ct.

Diagrama de echilibru fazic a unui sistem de aliaje ternare cu eutecticde aliaje ternare cu eutectic

z Un eutectic ternar E z Trei eutectice binare E1, E2, E3.1, 2, 3

Documents

STM1_04