Metallurgia - preparazione per orale

1. Il diagramma eutettico

1.1. Come nasce e come è fatto

Il diagramma eutettico nasce dal diagramma dell’azeotropo, il quale è una miscela di due o più liquidi che non cambia la propria composizione per semplice distillazione.

Il diagramma dell’azeotropo è formato da 2 diagrammi di stato al cui centro, dove si congiungono, è presente un punto nel quale, pur essendo una miscela, si comporta come una sostanza pura, ovvero solidifica a Temperatura costante.

Per cui da questo viene generato il diagramma eutettico.

In questo diagramma è presente il punto eutettico, ovvero il punto nel quale pur essendo una lega, si comporta come metallo puro, solidificandosi a temperatura costante.

Il diagramma eutettico è la forma predominante del diagramma Fe-C.

Sono presenti 6 zone, di cui 3 monofasiche e 3 bifasiche:

• Zona α/zona β: soluzioni solide sostanziali delimitate dalle linee del solidus
• Zona L: soluzione liquida delimitata dalle linee del liquidus
• Zona α+L/zona β+L: zone in cui α/β sono solide ed immerse in grande quantità di L
• Zona α+β: zona completamente solida in cui α e β sono sotto forma di lamelle e si alternano fra loro

1. Il diagramma eutettico

1.1. Come nasce e come è fatto

Il diagramma eutettico nasce dal diagramma dell'azeotropo, il quale è una miscela di due o più liquidi che non cambia la propria composizione per semplice distillazione.

Il diagramma dell'azeotropo è formato da 2 diagrammi di stato al cui centro, dove si congiungono, è presente un punto nel quale pur essendo una miscela, si comporta come una sostanza pura, ovvero solidifica a temperatura costante.

Per cui da questo viene generato il diagramma eutettico.

In questo diagramma è presente il punto eutettico, ovvero il punto nel quale pur essendo una lega, si comporta come metallo puro, solidificandosi a temperatura costante.

Il diagramma eutettico è la forma predominante del diagramma Fe-C.

Sono presenti 6 zone, di cui 3 monofasiche e 3 bifasiche:

• Zona α/zona β: soluzioni solide sostanziali delimitate dalle linee del solidus
• L: soluzione liquida delimitata dalle linee del liquidus
• Zona α+L/zona β+L: zone in cui α/β sono solide ed immerse in grande quantità di L
• Zona α+β: zona completamente solida in cui α e β siano sotto forma di lamelle e si alternano fra loro

2. Tipi di leghe

2.1. Comportamenti

Abbiamo 4 tipi di leghe diverse:

• Lega eutettica: arrivati al punto eutettico si iniziano a formare le due fasi solide α e β sotto forma di lamelle, per il resto non accade nulla di che.
• Lega ipoeutettica: quando andiamo a raffreddare, non appena tocchiamo la linea del liquidus si formano cristalli di α primaria. Proseguendo e toccando il punto poco prima dell'eutettico, a sx avremo α primaria solida e a dx avremo α+L che ha composizione eutettica, per cui continua la solidificazione a T costante formando lamelle di α.
• Lega ipereutettica: si comporta come la ipo ma abbiamo β primaria e prima della linea eutettica avremo a sx β+L e a dx β primaria. Proseguendo la solidificazione si formano lamelle di β.
• Lega non eutettica: quando tocco la linea del liquidus si formano gli intervalli di α o β a seconda di dove si trova. Continuando a raffreddare notiamo che la solidificazione sarà completa già prima di arrivare alla T eutettica. Continuando a raffreddare, gli atomi contenuti nella matrice di α o β vengono espulsi dall'encele e andranno a formare una seconda fase.

3. La solidificazione reale

Fin ora abbiamo parlato di solidificazioni che avvengono con velocità di raffreddamento infinitamente lente, cosa che nella realtà è pressoché impossibile.

3.1. Come avviene

Per creare un oggetto, questo può essere ottenuto tramite taglio o colato in uno stampo.

Per la colata, il metallo viene fuso e poi versato in uno stampo fatto di terra o di sabbia e si aspetta la completa solidificazione.

3.2. Processo di solidificazione

Durante la solidificazione possiamo distinguere due fasi:

• Nucleazione: può essere omogenea su tutto il liquido oppure eterogenea in siti particolari. A determinare quest'ultima è la presenza di inoculanti, le pareti che sono troppo fredde e le impurezze.
• Accrescita dei nuclei

I solidi metallici sono formati da grani, e il confine tra questi è chiamato bordo di grano, il quale rende il materiale più resistente.

Per cui più il grano è piccolo e più il materiale è resistente e affinché ciò accada ci serve un raffreddamento veloce

3.3. I dendriti

Nella solidificazione reale in realtà non si formano dei grani ma delle strutture dendritiche. I dendriti si formano grazie al componentec