Metallurgia 11/12 lezione
Caratteristiche varianti della ricristallizzazione
Più piccolo è il grano più bassa sarà la temperatura di ricristallizzazione
I metalli puri ricristallizzano a temperature più basse rispetto alle leghe per soluzione solida
Incrementando il tempo di ricottura si riduce la temperatura di ricristallizzazione (2x tempo di ricottura = -10 grandi alla temperatura di ricristallizzazione
Deformazione a caldo effettuata a una temperatura più alta di quella di ricristallizzazione
Leghe con temperature di fusione più alte hanno una temperatura di ricristallizzazione più alta
Dipende dalla microstruttura, più il materiale è stato deformato più facile è la ricristallizzazione
Diffusione
(stato solido)
Trasporto di massa o materia all'interno di un materiale
Per vacanza
Per interstiziale
Scambio/anello
Zone di diffusione sono: i bordi di grano e vacanze
Leggi di Fich = (cs-cx)/(cs-cx)=Erf(x/(2 x sqr(Di))
Cx = concentrazione a una profondità x (incognita)
C0 = concentrazione al tempo zero specie diffondente nel reticolo
Cs= concentrazione sulla superficie della specie che sta diffondendo
D= D0 x exp(-Q/R x T)
Q energia di attivazione
R costante dei gas
D coefficiente di diffusione
Andamento iperbolico della diffusione,tanta sulla esterno e meno all interno
Da una specie e l'altra cambia D0 e l'energia di attivazione
Processi di diffusione
Carbocementazione
Carbonio diffuso nel ferro
Aumenta resistenza alla deformazione e alla frattura
Gli atomi del carbonio inducono una compressione alla superficie e bloccano lo scorrimento
Diagrammi di stato
Regola delle fasi
O equazione di GIBBBS
Soluzioni solide
Diagrammi binari
Introduzione
Fase:
Porzione omogenea per composizione di un sistema fisico chimico eterogeneo
Componenti:
Elementi composti che vengono inizialmente mescolati
Alluminio-rame ferro-carbonio Rame-Nichel
Fasi:zzone
fisicamente e chimicamente distinguibili
Fase in equilibrio significa che lo scambio di energia e materia è istantaneamente uguale nelle due direzioni
Variabile termodinamiche indipendenti
Temperatura pressione composizione chimica
Diagramma di stato (equilibrio)
Proprietà descritte mentre si trova in equilibrio
Quante fasi,che composizione hanno,tutto ciò usando come variabili temperatura e composizione
Ascissa composizione
Ordinata temperatura
Curva di solvus è dove cambia la miscibilità
Temperatura diminuisce e diventa bifasico
Con una frazione volumetrica che presenta un pattern diverso dalla tipica
V = n + fi - f
V=varianza nel sistema,numero gradi di libertà
N=numero componenti indipendenti sistema
F=numero fasi presenti
Fi=fattori fisici attivi (numero fisso che rappresenta 2 variabili non di composizione temperatura e pressione quindi sarà 2,nei sistemi metallici sarà 1 perché la pressione è costante )
Solvente (maggiore)
Soluto (minore)
Sostituzionali
Interstiziali( H O N C B)
Illimitate
Da 100% di A al 100% di B potrei fare
Limitate
Si realizzano solo fino a certi valori dell'elemento soluto
Ottaedrica
Tetraedrica
Effetto rafforzante estremamente notevole in poca percentuale
Possono essere ordinare o disordinate
Distorsioni
Atomo più grande
Atomo più piccolo
Distorsione locale che interessa gli atomi adiacenti
Solide Sostituzionali
Soluzioni solide di sostituzione limitate si possono formare nelle seguenti condizioni (regole empiriche di hume rothery necessarie ma non sufficienti)
I reticoli cristallini devono essere dello stesso tipo (isomorfi)
La differenza tra i diametri atomici dei componenti deve essere trascurabile (massimo il 15%)
Questo gruppo della tavola periodica degli elementi (Valenza simile)
Le elettronegatività dei componenti sono pressoché uguali
Più ci allontaniamo da queste regole più diminuisce la miscibilità
Superstrutture
Oro-rame tipo
Si formano su certe temperature
Solide interstiziali
( H O N C B )
Rx<0.41Rm
Raggio elemento minore di 0.41 =Soluz.Solida.interstiziale
(carbonio con ferro,azoto con ferro)
0.41<Rx/Rm<0.59
Si formano dei composto interstiziali
(Tic ossia carburo di titanio) Duri usati negli utensili
Rx>0.59Rm
Composti intermetallici a struttura più complessa
(carburo di ferro ossia clementine) Duri
Carburi sono utili per preservare utensili
Relazione tra elementi metallici o metallici e non metallici
Solubilità del carbonio nel ferro alfa é molto minore rispetto a quella nel ferro gamma
Il ferro alfa scioglie modeste quantità di carbonio e causa del reticolo CCC(0.2%), ciò varia con una relazione
Più aumenta temperatura più aumenta solubilità
COMPOSTO INTERMETALLICO
Se i componenti differiscono in modo marcato (elettronegatività)si allontanano dalle regole di rothery,la struttura crea caratteristiche chimiche chiamate intermetallico
Composti elettronici o fasi di hume rothery
Un metallo nobile(non si lega con ossigeno) e uno di valenza superiore
Soluzioni solide illimitate
(viste prima)
Liquidus e solidus
Inizia in un punto e finisce in un altro
Coesistenza di liquido e solido
Aumentano i grani passando da liquido a solido finché non ho solo solido
Sul diagramma con una gobba nel cambio di stato
Calore latente di solidificazione,dall inizio alla fine ho un aumento di temperatura.completata la solidificazione scende
Finita la solidificazione si sono formati i grani