background image

 

 

5. Wykresy równowagi fazowej

• Wykresy równowagi fazowej,
• Reguła dźwigni i reguła faz,
• Dwuskładnikowy układ równowagi fazowej o 

całkowitej rozpuszczalności  w stanie stałym,

• Dwuskładnikowy układ równowagi fazowej o 

całkowitym braku rozpuszczalności w stanie 

stałym z eutektyką

• Wykres równowagi faz A i B o ograniczonej 

rozpuszczalności w stanie stałym z eutektyką

• Wykres równowagi z perytektyką

background image

 

 

Co to są wykresy równowagi?

• Wykresy (układy) równowagi – to graficznie 

przedstawione zakresy występowania faz (ciekłych i 

stałych) stopów w zależności od temperatury i 

składu chemicznego,

• Jeżeli w stopie występują dwa, trzy składniki lub 

więcej , to mówimy o wykresach równowagi faz dla 

stopów podwójnych, potrójnych, wieloskładnikowych,

• Wykresy równowagi pokazują przebiegi krzepnięcia 

stopów, pokazują zachodzące w nich przemiany, 

skład fazowy i skład chemiczny w zależności od 

temperatury,

• Wykresy równowagi są opracowywane  przy bardzo 

małych szybkościach grzania i chłodzenia, gdyż do 

ustalania się równowagi potrzeba długiego czasu.

background image

 

 

Faza, układ, składniki układu

• Fazą nazywamy część układu jednorodną pod 

względem chemicznym i krystalograficznym, 

oddzielona od reszty układu powierzchnią 

rozdziału, czyli granicą międzyfazową.

• Układem nazywamy zbiór faz. Jeśli fazy te 

znajdują się w równowadze termodynamicznej, 

to mówimy o układzie równowagi faz.

• Składnikami układu mogą być substancje 

proste (np. pierwiastki) lub złożone (np. 

związki) nie ulegające przemianom, z których 

składają się fazy układu.

background image

 

 

Wykres równowagi faz stopu 

dwuskładnikowego A i B z 

nieograniczoną rozpuszczalnością w 

stanie stałym

C - ciecz



likwidus

solidu
s

C

 - 

background image

 

 

C - ciecz



likwidus

solidu
s

C

 - 

Wykres równowagi faz stopu 

dwuskładnikowego A i B z 

nieograniczoną rozpuszczalnością w 

stanie stałym

background image

 

 

Skład chemiczny fazy ciekłej i 

stałej w zależności od temperatury

C - ciecz

C

 - 

T

2

T

3

T

4

T

1

background image

 

 

Udział objętościowy fazy ciekłej i 

stałej w zależności od temperatury 

Reguła dźwigni

Reguła dźwigni (reguła odcinków) służy do 
określania procentowego udziału faz w 
stopie dla danej temperatury w warunkach 
równowagi.

background image

 

 

Udział objętościowy fazy ciekłej i stałej 

w zależności od temperatury 

reguła dźwigni c.d.

C - ciecz

C

 - 

a

1

b

1

a

/

b

 = 

C

/

T

1

a

2

b

2

T

2

b

3

T

3

background image

 

 

Reguła dźwigni c.d.

C - ciecz

C

 + 

a

0

a

/b = 

C

/

background image

 

 

Krzywe chłodzenia

czas

I

II

I

II

background image

 

 

Wykres równowagi faz stopu 

dwuskładnikowego A i B o zupełnym 

braku rozpuszczalności w stanie stałym

0

20

40

60

80

100

%B w A+B

te

m

p

er

at

u

ra

C

e

u

te

k

ty

k

a

A

+C

B

+C

A

 

+ B

A

 

eutektyka

B

 

eutektyka

background image

 

 

0

20

40

60

80

100

%B w A+B

te

m

p

er

at

u

ra

C

e

u

te

k

ty

k

a

A

+C

B

+C

A

 

+ B

A

 

eutektyka

B

 

eutektyka

Wykres równowagi faz stopu 

dwuskładnikowego A i B o zupełnym 

braku rozpuszczalności w stanie stałym

background image

 

 

C

eutektyk
a

A

 

+ B

% 

B

% 

A

Wykres równowagi faz stopu 

dwuskładnikowego A i B o zupełnym 

braku rozpuszczalności w stanie stałym

background image

 

 

C

e

u

te

k

ty

k

a

a

b

a

b

A

+C

A

 

eutektyka

a

/b = 

C

/A

Wykres równowagi faz stopu 

dwuskładnikowego A i B o zupełnym 

braku rozpuszczalności w stanie stałym

background image

 

 

C

e

u

te

k

ty

k

a

B

+

C

B

 

eutektyka

Wykres równowagi faz stopu 

dwuskładnikowego A i B o zupełnym 

braku rozpuszczalności w stanie stałym

background image

 

 

Wykres równowagi faz stopu 

dwuskładnikowego A i B o zupełnym 

braku rozpuszczalności w stanie stałym

background image

 

 

C



+

 

C

+

 

C

e

u

te

k

ty

k

a

 

 

 

 

 

eutektyka 

 

eutekty

ka + 

Wykres równowagi faz układu 

dwuskładnikowego A i B o rozpuszczalności 

ograniczonej w stanie stałym

background image

 

 

C



+

 

C

+

 

C

e

u

te

kt

y

k

a

 

 

 

 

 

eutektyka 

 

eutekty

ka + 

Wykres równowagi faz układu 

dwuskładnikowego A i B o rozpuszczalności 

ograniczonej w stanie stałym

background image

 

 

C

ok. 5%B

+

 

C

 

 

Wykres równowagi faz układu 

dwuskładnikowego A i B o rozpuszczalności 

ograniczonej w stanie stałym

background image

 

 

C

ok. 

15%B

+

 

C

 

 

+

 

C

Wykres równowagi faz układu 

dwuskładnikowego A i B o rozpuszczalności 

ograniczonej w stanie stałym

background image

 

 



+

 

C

+

 

C

 

eutektyka 

 

 

C

ok. 25%B

eutekty

ka(

 



Wykres równowagi faz układu 

dwuskładnikowego A i B o rozpuszczalności 

ograniczonej w stanie stałym

background image

 

 



+

 

C

+

 

C

 

C

60%B

eutekty

ka

 



Wykres równowagi faz układu 

dwuskładnikowego A i B o rozpuszczalności 

ograniczonej w stanie stałym

background image

 

 



+

 

C

+

 

C

 

eutekty

ka + 

 

 

C

ok. 75%B

eutekty

ka

 



Wykres równowagi faz układu 

dwuskładnikowego A i B o rozpuszczalności 

ograniczonej w stanie stałym

background image

 

 



+

 

C

+

 

C

 

eutekty

ka + 

 

 

C

ok. 75%B

eutekty

ka

 



C

 

30%B

Wykres równowagi faz układu 

dwuskładnikowego A i B o rozpuszczalności 

ograniczonej w stanie stałym

background image

 

 

Wykres równowagi faz układu 

dwuskładnikowego A i B o rozpuszczalności 

ograniczonej w stanie stałym

background image

 

 

Wykres równowagi z perytektyką

C



+

 

C

 

+

 

C

Reakcj

a:

C = 

 

background image

 

 

Wykres równowagi z perytektyką



+

 

C

 

Reakcj

a:

C = 

 

ok.12%B

background image

 

 

Wykres równowagi z perytektyką

0

10

20

30

40

50

60

70

%B w A + B

te

m

p

er

at

u

ra



+

 

C

Reakcja:



+

 

C = 

 

+

 

 

C

ok. 25%B

background image

 

 

Wykres równowagi z perytektyką

0

10

20

30

40

50

60

70

%B w A + B

te

m

p

er

at

u

ra



+

 

C

Reakcj

a:

C = 

C

ok. 40%B

background image

 

 

Wykres równowagi z perytektyką

0

10

20

30

40

50

60

70

%B w A + B

te

m

p

er

at

u

ra



+

 

C

C

ok. 48%B

Reakcja 
perytektyczna



C = 



C

+

 

C

background image

 

 

Przestrzenny wykres równowagi 

układu trójskładnikowego

background image

 

 

Zmiana położenia linii solidusu w 

warunkach nierównowagowych

background image

 

 

Zmiana położenia linii solidusu w 

warunkach nierównowagowych

background image

 

 

Nowe terminy

układy równowagi fazowej, stan układu, równowaga 
termodynamiczna, energia swobodna, energia 
wewnętrzna, entropia,

reguła dźwigni, likwidus, solidus, eutektyka, 
perytektyka

background image

 

 

Pytania

1. Jak skonstruowane są  wykresy dwuskładnikowe 

równowagi fazowej?

2. Wyznaczanie składów chemicznych i udziałów faz 

(reguła dźwigni)

3.Jak przebiega krzepnięcie stopów 

dwuskładnikowych o różnych stężeniach 
składników, tworzących układy o:

- zupełnej rozpuszczalności w stanie stałym

- o całkowitym braku rozpuszczalności w 
stanie stałym z eutektyką

- o ograniczonej rozpuszczalności w stanie 
stałym z eutektyką

- o ograniczonej rozpuszczalności w stanie 
stałym z perytektyką


Document Outline