Appunti del corso di Scienza dei materiali e metallurgia - seconda parte

DIAGRAMMI DI STATO

Fase = porzione omogenea di un sistema chimico-fisico eterogeneo, distinguibilecon composizione e reticolo proprio

Le fasi si hanno nei liquidi che nei solidi e vengono individuate con le letteregreche. Possono essere elementi o composti.

Componenti: elementi che vengono inizialmente mescolati insieme. Ci sono fasi diverse a seconda della reciproca solubilità degli elementi.

Fasi di equilibrio: scambi di materia ed energia uguali, cioè è vero velocitàmolto lente. Dipendono come variano le diverse fasi nel tempo e anche dopo.

I diagrammi di stato descrivono che cosa avviene al variare della temperatura,come indicazione nei trattamenti termici. Vengono detti diagrammi d'equilibrio.

Variabili indipendenti: temperatura, pressione, composizione chimica.

Sono importanti perché descrivono le proprietà di una lega metallica all'equilibrioe permettono di individuare le fasi (al variare della composizione edella temperatura).

Diagrammi d'equilibrio validi quando ci sono fasi in equilibrio istante per istante.

Le proprietà di una lega in equilibrio può essere descritto dal suo diagrammadi stato. Le due variabili che hai sono: la temperatura e la composizione.

I metalli sono solubili tra loro, li puoi combinare soprattutto fase solida,creando un solido in cui non puoi distinguere.

(Area gialla = solido monofasico d1, non hai zone di composizione diversanel diagramma).

DIAGRAMMI DI STATO

Fase: porzione omogenea di un sistema chimico-fisico eterogeneo, distinguibile.

Componenti: elementi che vengono inizialmente mescolati insieme.

Fasi di equilibrio: scambi di materia ed energia uguali, cioè è vero velocità molto lente.

I diagrammi di stato descrivono che cosa avviene al variare della temperatura, servono come indicazione nei trattamenti termici. Vengono detti diagrammi d'equilibrio.

Variabili indipendenti: temperatura, pressione, composizione chimica.

Sono importanti perché descrivono le proprietà di una lega metallica all'equilibrio e permettono di individuare le fasi (al variare della composizione e della temperatura).

Può avere più fasi e fasi diverse. Diagrammi di equilibrio validi quando ci sono fasi in equilibrio istante per istante.

Le proprietà di una lega in equilibrio può essere descritto dal suo diagramma di stato. Le due variabili che hai sono: la temperatura e la composizione.

I metalli sono solubili tra loro, li puoi combinare soprattutto fase solida, creando un solido in cui non puoi distinguere (infatti):

• (Area giallastra = solido monofasico, non hai zone di composizione diversa distinguibili, area blu=bifasico, non hai due diverse composizioni α+β, la curva è la curva di solubilità - nel senso di che diminuendo la temperatura, diminuisce la solubilità e avranno fasi differenti - curva = [limite di solubilità allo stato solido]).

Varianza = numero delle variabili indipendenti, calcolata attraverso l'eq. di Gibbs:

v = n + f - f

_costante

Soluzione solida, formata da un solvente, colui che mantiene il suo reticolo, i soluti sono gli altri elementi - soluzione solida illimitata = quando la solubilità non è completa al 100%, elementi non mutuamente solubili -

gli elementi che possono occupare posizioni interstiziali non sono molti, perché sono solo quelli che non hanno un elevato raggio atomico. Molto meno vengono aggiunti in quantità limitate B, N, C; mentre O e H devono essere controllati nel corso del processo.

_{CFC solubilità maggioreFormazione di nitruri, allargati il campo dell'avvertenza}

Le soluzioni solide possono essere → disordinate, distribuzione degli atomi variabile

ordinate = distribuzione degli atomi costante

Gli atomi sostituzionali provocano una distorsione del reticolo, non irrilevabile a livello macroscopico, che può generare una compressione o una trazione → aumento della resistenza.

Regole di Hume-Rothery, sono necessarie ma non sufficienti affinché due elementi si combinino tra loro→ uguaglianza reticoli cristallini, differenza ridotta tra i raggi atomici, stessa valenza , elettro negatività simile -

_{l'alliterazione solo perché il raggio atomico è unico per ogni elemento -}

Regole empiriche -

• Soluzioni solide ordinate → non si presentano a T_a, vengono chiamate superstrutture, generalmente si hanno a temperature molto elevate -
• Raggi atomici degli elementi interstiziali sono di un ordine di grandezza inferiore rispetto agli altri. Rallentano di più il moto delle dislocazioni, rispetto a quelle sostituzionali = effetto di rafforzamento maggiore -
• (x elemento interstiziale)
• Carburi di Titanio Mx - i carburi non hanno un legame metallico, però il legame è covalente, spesso hanno una struttura compatta come il reticolare.
• Carburo di Ferro è molto importante Fe3C
• Solubilità di carbonio e azoto nel ferro δ maggiore che nel ferro α -
• _{l'elemento buono risolitezza l'austenite, il C}nel processi, di indentimento

Idrogeno = elemento cattivo, perché provoca un'infragilimento.

Composti intermetallici = se due elementi che voglio combinare li distanziano molto dalle regole di Hume Rothery si forma un composto intermetallico. Il legame non è più metallico e ci si tra