Riassunto per l'orale di materiali metallici

Diagrammi di stato

Indica quali sono le fasi presenti, la composizione delle stesse e la loro frazione (% rispetto al totale), quando sono note le sole variabili indipendenti temperatura e composizione.

Diagramma del ferro puro

È rappresentato da un asse, poiché la composizione è costante (esiste una sola fase, al 100% di Fe).

• Fe-liq.
• 1537°C
• Fe-δ
• 1392°C
• Fe-γ
• 911°C
• Fe-α

Regola delle fasi di Gibbs

V = n - f + φ

• V: varianti del sistema
• N: numero dei componenti indipendenti del sistema
• F: fasi presenti
• φ: fattori fisici attivi (in genere T e P, in genere quindi φ = 2)

Es.: metallo puro V = 1 - f + 2 = 2 - f (S otteniamo A costante)

Es.: sistema binario V = 2 - f + 1 = 3 - f (perciò φ = 1)

Diagramma dell'acqua

• X: punto triplo
• A: equilibrio solido-vapore
• B: equilibrio liquido-solido
• C: equilibrio liquido-vapore

Solido: V = n - f + φ = 1 - 1 + 2 = 2 (posso variare indipendentemente sia T che P in un intervallo piccolo senza che vari lo stato di equilibrio del sistema, cioè rimane solido).

Linea C (eq. liquido-vapore): V = 1 - 2 + 2 = 1 (posso variare indipendentemente solo un parametro, l'altro per mantenere lo stesso stato di equilibrio, dipende dal primo).

Diagrammi di stato

Indica quali sono le fasi presenti, la composizione delle stesse e la loro quota (riferita % rispetto al totale), quando sono note le sue variabili indipendenti temperatura e composizione.

Diagramma del ferro puro

È rappresentato da un asse, poiché la composizione è costante (esiste una sola fase, al 100% di Fe).

Fe-liq. Fe-δ Fe-γ Fe-α SRT 0% 100%

Regola delle fasi di Gibbs

V = n - f + Φ

• V: variante del sistema
• N: numero dei componenti indipendenti del sistema
• F: fasi presenti
• Φ: fattori fisici attivi (in genere T e P, in genere quindi Φ = 2)

Es.: metallo puro V = 1 - f + Φ = 2 - f ( ) Se consideriamo P costante,

Es.: sistema binario V = 2 - f + Φ = 3 - f perciò Φ = 1.

Diagramma dell'acqua

• X: punto triplo
• A: equilibrio solido-vapore
• B: equilibrio liquido-solido
• C: equilibrio liquido-vapore

Solido: V = n - f + Φ = 1 - 1 + 2 = 2 (posso variare indipendentemente sia T che P, in un intervallo piccolo senza che vari lo stato di equilibrio)

Linea C (eq. liquido-vapore): V = 1 - 2 + 2 = 1 (posso variare 1 indipendente mentre solo un parametro, l'altro, per mantenere lo stesso stato di equilibrio, dipende dal primo)

Punto triplo (X)

V = 1 - 3 + 2 = 0 (non posso variare nulla se voglio mantenere l'equilibrio)

Diagramma di stato binario

Lettura verticale: fissata una lega a composizione costante, leggo come evolve la struttura

T_{fusione di B puro}

T_{fusione di A puro}

• 100% A
• 0% B
• Composizione (%)
• 0% A
• 100% B

Sistema con miscibilità completa allo stato liquido e solido

• Stato liquido: liquido
• Stato solido + liquido: solido
• Stato solido

Nel punto 1 ho un'unica fase (liquida).

Nel punto 2 ho due fasi all'equilibrio, con V = 1 le composizioni delle fasi sono univocamente determinate.

Regola della leva inversa

M_B S_B = M_B

M_A + M_B = M_A

M_T M_T

Massa liquida massa solida di A di B

M_L

M_T

Massa totale di A e B

M_B M_L M_S M_B

————— —— —— ——

M_L M_T M_T M_T

↑ ↑

Massa totale del liquido massa totale del solido

C_L (composizione del liquido)

————— = f_L (frazione della massa del liquido rispetto alla massa totale)

M_T M_B ————— = C₀

M_T f_L ∙ C_L + f_S ∙ C_S = C₀

Tenendo conto che f_S + f_L = 1

C₀ = C₃ f_S + C_L (1 - f_S)

C₀ - C_L = (C_S - C_L) f_S

f_S = --------- C₀ - C_L

———————————————

C_S - C_L

Similarmente si trova

f_L = --------- C₀ - C_S

———————————————

C_L