BUDOWA STOPÓW

1. Fazy stopowe Stop – tworzywo składające się z metalu stanowiącego osnowę, do którego wprowadzono co najmniej jeden pierwiastek (metal lub niemetal) w celu zmiany jego właściwości w żądanym kierunku. W stanie ciekłym składniki stopów rozpuszczają się zwykle bez ograniczeń tworząc roztwory ciekłe (fazy ciekłe) o nieograniczonej rozpuszczalności. Faza –fizycznie odrębna, chemicznie jednorodna i teoretycznie dająca się oddzielić część materiału. Stopy mogą być zbudowane z następujących faz: Faz prostych czyli pierwiastków (brak wzajemnej rozpuszczalności składników) Roztworów stałych (rozpuszczalność składników) Faz międzymetalicznych

Roztwór stały – jednorodna faza złożona co najmniej z 2 rodzajów atomów. Cechy charakterystyczne: Roztwór ma typ struktury krystalicznej składnika stanowiącego podstawę roztworu – rozpuszczalnika. Wyróżnia się roztwory stałe różnowęzłowe (a) i międzywęzłowe (b).

Roztwory różnowęzłowe tworzą się w wypadku zbliżonych promieni atomowych składników. Roztwory międzywęzłowe tworzą metale przejściowe (np. Fe, Ti) z pierwiastkami niemetalicznymi o bardzo małych promieniach atomowych (H, C, N). Rozkład atomów rozpuszczalnika i pierwiastka rozpuszczonego jest przypadkowy. Sieć krystaliczna roztworu jest zniekształconą siecią rozpuszczalnika. Zniekształcenie sieci i naprężenia wewnętrzne w roztworze są powodem: Mniejszej plastyczności Większej wytrzymałości Mniejszej przewodności elektrycznej w porównaniu z rozpuszczalnikiem

Fazy międzymetaliczne – struktura i właściwości pośrednie między roztworem stały i związkiem chemicznym. Cechy charakterystyczne: Struktura krystaliczna odmienna od struktury składników Uporządkowane rozmieszczenie atomów składników w sieci, stała proporcja atomów, np. Fe3C Wiązanie metaliczne

2. Wykresy układów równowagi faz stopowych (Wykresy układów równowagi fazowej) (Wykresy fazowe) Układ – wszystkie możliwe stopy utworzone przez te same składniki, np. układ Fe-C, czyli wszystkie stopy utworzone przez Fe i C. Wykresy przedstawiają budowę fazową/strukturę stopów danego układu w funkcji składu chemicznego i temperatury.

3. Wykres układu równowagi fazowej żelazo-cementyt (Fe-Fe3C) Układ Fe-Fe3C jest częścią układu Fe-C do zawartości 6,7 % masy C. Składniki układu: Żelazo występujące w 2 odmianach alotropowych Feα do 912ºC i Feγ od 1394ºC do 1535 ºC (t. topnienia) od 912ºC do 1394ºC Właściwości mechaniczne: 70 HB, A=50%

Cementyt – faza międzymetaliczna (międzywęzłowa) zawierająca 6,7% węgla, krystalizująca w temperaturze 1252ºC. Właściwości mechaniczne: 700 HB, A=0%

Opis faz występujących w układzie Fe-Fe3C Roztwór ciekły L Ferryt (α) – międzywęzłowy roztwór stały węgla w Feα o maksymalnej zawartości węgla 0,022 % w temperaturze 727ºC Austenit (γ) - międzywęzłowy roztwór stały węgla w Fe γ o maksymalnej zawartości węgla 2,14 % w temperaturze 1147ºC Cementyt - faza międzymetaliczna (międzywęzłowa) zawierająca 6,7% węgla, krystalizująca w temperaturze 1252ºC

γ0,76%C  Fe3C6,7%C + α0,022%C (perlit) Wykres układu równowagi fazowej Fe-Fe3C – opis mikrostruktury stopów