Wydział Metali Nieżelaznych

Kierunek Metalurgia

Rok III

ZESPÓŁ NR 4

Ćwiczenie nr 2

Układ równowagi Cu-Fe-S

Opis doświadczenia

Przygotowujemy 3 próbki, każda po 5g aby uzyskać kamień o składzie:

Nr próbki	Cu [%]	Fe [%]	S [%]
1	25	43	32
2	14	59	27
3	77	11,5	11,5

Przygotowane próbki umieszczamy w tyglach i wkładamy do pieca na 45 minut.

Opracowanie wyników

• Pierwsza próbka

m_Cu = 25%*5g = 1,25g

m_Fe = 43%*5g = 2,15g

m_S = 32%*5g = 1,6g

Cu₂S

2*63,5g - 32g

1,25g - m_siarki

m_siarki = 0,31g

m_Cu2S = m_siarki + m_Cu = 1,56g

FeS

56g - 32g

2,15g - m_siarki

m_siarki = 1,23g

m_FeS = m_siarki + m_Fe = 3,38g

• Druga próbka

m_Cu = 14%*5g = 0,7g

m_Fe = 59%*5g = 2,95g

m_S = 27%*5g = 1,35g

Cu₂S

2*63,5g - 32g

0,7g - m_siarki

m_siarki = 0,18g

m_Cu2S = m_siarki + m_Cu = 0,88g

FeS

m_siarki = 1,35g - 0,18g = 1,17g

56g - 32g

m_Fe - 1,17g

m_Fe = 2,05g

m_FeS = m_siarki + m_Fe = 3,22g

m_Fe = 2,95g - 2,05 = 0,9g

• Trzecia próbka

m_Cu = 77%*5g = 3,85g

m_Fe = 11,5%*5g = 0,575g

m_S = 11,5%*5g = 0,575g

FeS

56g - 32g

0,575g - m_siarki

m_siarki = 0,33g

m_FeS = m_siarki + m_Fe = 0,905g

Cu₂S

m_siarki = 0,575g - 0,33g = 0,245g

2*63,5g - 32g

m_Cu - 0,245g

m_Cu = 0,97g

m_Cu2S = m_siarki + m_Cu = 1,215g

m_Cu = 3,95g - 0,97g = 2,88g

Po wyjęciu próbek z pieca przeprowadzamy wykonujemy szlify i obserwujemy je pod mikroskopem.

W pierwszej próbce możemy zaobserwować mieszaninę eutektykę Cu₄FeS_3.08+FeS (drobna mieszanina lekko niebieskich kryształów). Druga próbka z dużą zawartością żelaza zawiera ciemne, małe fragmenty nadmiaru żelaza. Przy próbce o zawartości 77% Cu podczas topienia wystąpił podział na dwie fazy ciekłe: kamień miedziowy i miedź.

Wnioski

Znając budowę układu potrójnego Cu-Fe-S możemy ustalić skład kamienia (znając skład wsadu) lub odwrotnie, skład kamienia posługując się znanym składem wsadu.

Aby otrzymać czysty kamień miedziowy skład ustalamy z lini układu pseudopodwójnego Cu₂S-FeS. Jeżeli zejdziemy poniżej tej prostej tj. zwiększymy zawartość miedzi w kamieniu miedziowym powyżej ok. 75% znajdziemy się w obszarze, w którym nastąpi podział na dwie fazy ciekłe: kamień miedziowy i miedź. Natomiast jeżeli zwiększymy zawartość żelaza w kamieniu miedziowym powyżej ok. 60% znajdziemy się w obszarze, w który nastąpi podział na dwie fazy ciekłe: kamień miedziowy i żelazo.

Ewelina Niezgoda

Konrad Pawlonka

Adam Mazgaj

---