Układy fazowe dwuskładnikowe z eutektyką o ograniczonej rozpuszczalności w stanie stałym.

Wykres równowagi fazowej dwóch metali A i B, które całkowicie rozpuszczają się w sobie wzajemnie w stanie ciekłym, a ich wzajemna rozpuszczalność jest ograniczona tylko w stanie stałym przedstawiony jest poniżej. Oprócz ciekłego roztworu występują dwie fazy, które oznacza się jako kryształy pierwotne  i drugą jako kryształy pierwotne .Kryształy pierwotne  to roztwór składnika B w składniku A, natomiast kryształy pierwotne  to roztwór metalu A w metalu B. Metodę czytania takiego wykresu przedstawimy
poniżej. S2 L S



L+ L+









 +E E+ 



A 3 6 B


 - roztwór B w A E - eutektyka
 - roztwór A w B L – ciecz



Linię pionową oznaczoną przez nas 2-3 przyjęło się nazywać graniczną rozpuszczalnością składnika B w składniku A, zaś pionowa linia oznaczona przez nas 5-6 określa graniczną rozpuszczalność składnika A w składniku B.
Kryształy  po osiągnięciu składu chemicznego określonego punktem 3 stają się roztworem nasyconym, podobnie jest z kryształami  tylko, że one stają się takim roztworem po osiągnięciu punktu 6. Stopy o składach między A-3 i 6-B krzepną jak roztwory stałe ciągłe i w stanie stałym mają jednolitą budowę, to znaczy, że zbudowane są z kryształów (stopy o składzie A-3) lub kryształów  (stopy o składzie 6-B). Chłodząc stop S poruszamy się na wykresie w dół po linii jego składu zgodnie ze spadkiem temperatury. Pierwszym charakterystycznym punktem jest punkt 7. W tym punkcie rozpoczyna się krzepnięcie polegające na wydzielaniu się z cieczy kryształów pierwotnych roztworu stałego . Należy pamiętać, iż skład cieczy zmienia się wzdłuż linii likwidus od punktu 7 do 10. Natomiast skład kryształów pierwotnych  zmienia się wzdłuż linii solidus od punktu 8 do 9. Punkt 9 jest punktem przecięcia z linią solidus i po jej przecięciu stop całkowicie krzepnie w postaci kryształów .To znaczy, że po schłodzeniu stopu poniżej temperatury jaka występuje w punkcie 9 stop funkcjonuje jako ciało stałe o budowie kryształów .
Inaczej jest ze stopami, których skład waha się między punktami 3-6. W celu pokazania sposobu odczytywania tego wykresu omówimy stop przedstawiony na wykresie jako S2. Chłodząc stop S2 osiągamy punkt 11, rozpoczyna się krzepnięcie i zaczynają wydzielać się kryształy . Identycznie jak w poprzednim przypadku chłodząc stop skład cieczy zmienia się po linii likwidus od punktu 11 do E, natomiast wytrącające się kryształy  zmieniają swój skład po linii solidus od punktu 12 do 2.
2. Po osiągnięciu temperatury eutektycznej (na wykresie linia oznaczona 2-5). Po przekroczeniu tej temperatury stop składa się kryształów  na tle eutektyki, które tworzą mieszaninę eutektyczną.




2. Wykresy.

2.1 Stop pierwszy L1.




1200- L1 L2 L3

1100- 1

1000-

900-

800-

700- C
2
600- 4 2 SOLIDUS 2 E

500-

400-

300-

200-

100-

0
A 20 40 60 80 B





Stop nazwany przez nas L1 jest stopem podeutektycznym, ponieważ znajduje się na lewo od stopu eutektycznego, którego skład jest następujący 31% A i 69% B. Nasz stop L1 ma następujący skład 87% A i 13% B. Chłodząc stop L1 po przecięciu linii likwidus rozpoczyna się jego krystalizacja, punkt przecięcia linii L1 z linią likwidus nazwaliśmy 1.
Punkt 1 jest określony przez temperaturę 1080 C i sam określa początek krystalizacji.
Po przekroczeniu linii likwidus w cieczy, której skład zmienia się wzdłuż linii likwidus od punktu 1 do punktu E, krystalizują kryształy pierwotne , których skład zmienia się na linii solidus od 3 do 4. W obszarze tym wybraliśmy pewien punkt, który charakteryzuje stop w temperaturze 700 C i oznaczyliśmy go jako C. Stop w temperaturze 700 C (punkt C) ma postać krystalizujących kryształów pierwotnych z cieczy. Skład tych kryształów jest następujący: 92% A i 8% B, natomiast ciecz, z której krystalizują kryształy pierwotne ma następujący skład: 23% A i 67% B. Chłodząc dalej stop, czyli obniżając jego temperaturę, osiągamy temperaturę 595 C, czyli na wykresie punkt 2 w tej temperaturze stop składa się z cieczy eutektycznej i kryształów . W tej temperaturze krzepną resztki cieczy i po zakrzepnięciu wszystkich cząsteczek cieczy stop składa się z mieszaniny eutektycznej czyli kryształów  i eutektyki.















2.2 Stop drugi L2.





1200- L2

1100-

1000-

900-

800-

700-
D
600- E

500-

400-

300-

200-

100-

0
A 20 40 60 80 B




Stop nazwany przez nas L2 jest stopem podeutektycznym, ponieważ znajduje się na lewo od stopu eutektycznego, którego skład jest następujący 31% A i 69% B. Nasz stop L2 ma następujący skład 35% A i 65% B. Chłodząc stop L2 po przecięciu linii likwidus rozpoczyna się jego krystalizacja, punkt przecięcia linii L2 z linią likwidus nazwaliśmy 1.



Punkt 1 jest określony przez temperaturę 750 C a sam określa początek krystalizacji.
Po przekroczeniu linii likwidus w cieczy, której skład zmienia się wzdłuż linii likwidus od punktu 1 do punktu E, krystalizują kryształy pierwotne , których skład zmienia się na linii solidus od 3 do 4. W obszarze tym wybraliśmy pewien punkt, który charakteryzuje stop w temperaturze 650 C i oznaczyliśmy go jako D. Stop w temperaturze 650 C (punkt D) ma postać krystalizujących kryształów pierwotnych z cieczy. Skład tych kryształów jest następujący: 89% A i 11% B, natomiast ciecz, z której krystalizują kryształy pierwotne ma następujący skład: 22% A i 68% B. Chłodząc dalej stop, czyli obniżając jego temperaturę, osiągamy temperaturę 595 C, czyli na wykresie punkt 2 w tej temperaturze stop składa się z cieczy eutektycznej i kryształów . W tej temperaturze krzepną resztki cieczy i po zakrzepnięciu wszystkich cząsteczek cieczy stop składa się z mieszaniny eutektycznej czyli kryształów  i eutektyki.













2.3 Stop trzeci L3.




1200- L3

1100-

1000-

900- 1
3
800- F

700-

600- 6 E

500-

400- 5

300-

200-

100-

0 7
A 20 40 60 80 B




Stop nazwany przez nas L3 jest stopem nadeutektycznym, ponieważ znajduje się na prawo od stopu eutektycznego, którego skład jest następujący 31% A i 69% B. Nasz stop L3 ma następujący skład 8% A i 92% B. Chłodząc stop L3 po przecięciu linii likwidus rozpoczyna się jego krystalizacja, punkt przecięcia linii L3 z linią likwidus nazwaliśmy 1.


Punkt 1 jest określony przez temperaturę 840 C a sam określa początek krystalizacji. Po przekroczeniu linii likwidus w cieczy, której skład zmienia się wzdłuż linii likwidus od punktu 1 do punktu 4, krystalizują kryształy pierwotne , których skład zmienia się na linii solidus od 3 do 2. W obszarze tym wybraliśmy pewien punkt, który charakteryzuje stop w temperaturze 830 C i oznaczyliśmy go jako F. Stop w temperaturze 830 C (punkt F) ma postać krystalizujących kryształów pierwotnych z cieczy. Skład tych kryształów jest następujący: 2% A i 98% B, natomiast ciecz, z której krystalizują kryształy pierwotne ma następujący skład: 22% A i 78% B. Chłodząc dalej stop, czyli obniżając jego temperaturę, osiągamy temperaturę 650 C, czyli na wykresie punkt 2 w tej temperaturze krzepną resztki cieczy i powstają kryształy pierwotne , jednak to nie koniec zachodzących zmian. Podczas dalszego chłodzenia osiągamy temperaturę 380 C, nazwaliśmy ten punkt jako 5. Poniżej punktu 5 z kryształów pierwotnych  wytrącają się kryształy wtórne ’.





















3. Wnioski.

Z technicznego punktu widzenia są to 3 różne stopy, które mają zupełnie inne właściwości fizyczne. Najlepsze właściwości ma stop nazwany przez nas L2, ponieważ jego budowa jest najbardziej zbliżona do stopu eutektycznego. Eutektyka to struktura drobnokrystaliczna o doskonałych właściwościach mechanicznych. Stop L2 jest najlepszym stopem z pośród 3 przedstawionych, gdyż to ten stop ma strukturę w której najwięcej jest eutektyki.