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

1. Roztwór ciekły L

2. Ferryt (α) - międzywęzłowy roztwór stały węgla w Feα o maksymalnej zawartości węgla 0,022 % w temperaturze 727ºC

3. Austenit (γ) - międzywęzłowy roztwór stały węgla w Fe γ o maksymalnej zawartości węgla 2,14 % w temperaturze 1147ºC

4. Cementyt - faza międzymetaliczna (międzywęzłowa) zawierająca 6,7% węgla, krystalizująca w temperaturze 1252ºC

γ_0,76%C Ⴋ Fe₃C_6,7%C + α_0,022%C (perlit)

Wykres układu równowagi fazowej Fe-Fe₃C - opis mikrostruktury stopów.

BUDOWA STOPÓW