7

2.3.5.3. Diagrame de echilibru ale sistemelor de aliaje binare alctuite din

componeni complet solubili n stare lichid i parial solubili n stare solid, cu transformare peritectic. Din aceast categorie fac parte sistemele de aliaje Co Os, Co Re, In Ti etc., diagrama de echilibru avnd aspectul prezentat n figura 2.57.

Fig.2.57. Diagrama de echilibru a sistemului A B format din componeni complet solubili n stare lichid i parial

solubili n stare solid, care prezint transformare peritectic.

Se consider patru aliaje reprezentative ale acestui sistem, notate de la I la IV (fig.2.58.a.); aliajele I i IV cristalizeaz sub form de soluii solide ( sau ), curbele lor de rcire fiind redate n figura 2.58.b. Aliajul II are compoziia cuprins ntre p i d1; solidificarea ncepe n punctul 1 cu separare de cristale de soluie solid , cristale ce se depun n intervalul 1 - 2. In punctul 2 sunt n echilibru fazele: lichid L de compoziie p, soluie solid de compoziie d1 i soluie solid de compoziie d2. Intre aceste faze are loc reacia peritectic:

Fig.2.58. Solidificarea aliajelor aparinnd sistemelor binare formate din componeni complet solubili n stare lichid i parial solubili n stare solid, care prezint transformare peritectic:

a) diagrama de echilibru; b) curbele de rcire.

T [C]

A

TB

B% B

C1 C2

L

L +

+

d1 d2p

TA

L +

TIV

1

2

t

a b

I II III

12

1

32

T [C]

A

TB

B% B

C1 C2

L

+

L +

+

d1 d2p

TA +

L +

I II III IV

1

2

12

3

1

2

1

2 2

1

'1d

'2d

8

12 ddpL + , (2.31.) Variana fiind nul, reacia peritectic se produce la temperatur constant (pe curba de rcire apare un palier, fig.2.58.b.) i va dura pn ce se consum una din faze; n acest caz, faza care se consum este . Dup aceasta, rmnnd numai faza lichid L i soluia solid (V = 1), temperatura ncepe s scad, n intervalul 2 3 depunndu-se soluie solid . Dac verticala de compoziie a acestui aliaj nu taie curba C1 d1, la temperatura ambiant el va fi alctuit numai din soluie solid; ns, dac verticala de compoziie taie curba C1 d1, la temperatura obinuit aliajul va fi format dintr-un amestec de soluii solide i . Aliajul III, care are compoziia cuprins ntre d1 i d2, i ncepe solidificarea n punctul 1 prin formare de cristale de soluie solid , n intervalul 1 2 separndu-se acest constituent metalografic. In punctul 2 se afl n echilibru cristale de soluie solid de compoziie d2, cristale de soluie solid de compoziie d1 i lichid L de compoziie p. Variana sistemului este V = 0 i deci temperatura va rmne constant. Intre aceste trei faze are loc reacia peritectic care dureaz pn dispare lichidul p, pe curba de rcire obinndu-se un palier (fig.2.58.b.). Dup solidificare aliajul va fi format din soluie solid i soluie solid , structur care pn la temperatura obinuit nu mai sufer nici o transformare.

2.3.5.4. Diagrame de echilibru ale sistemelor de aliaje binare alctuite din

componeni complet solubili n stare lichid i total insolubili n stare solid, cu transformare eutectic. Diagramele de echilibru ale acestor sisteme de aliaje (Sb Ge, Pb As, Au Te, Bi Cd, Be Si etc.) au aspectul prezentat n figura 2.59; sistemul lichidus este alctuit din curbele TA E TB, iar sistemul solidus din liniile TA D E F TB. Curbele lichidus i liniile solidus mpart spaiul diagramei n cinci domenii: n domeniul I exist un singur lichid omogen, n domeniile II i III sunt cte dou faze (un solid i un lichid), iar n domeniile IV i V toate aliajele sistemului sunt solide.

Fig.2.59. Diagrama de echilibru a sistemului A B format din componeni complet solubili n stare lichid i total

insolubili n stare solid, care prezint transformare eutectic.

Pentru a urmri solidificarea aliajelor aparinnd acestui sistem, se consider trei aliaje reprezentative: aliajul I a crui compoziie este cuprins ntre A i CE, aliajul II cu compoziia CE i aliajul III cu compoziia cuprins ntre CE i B (fig.2.60.). Starea aliajului I este reprezentat prin punctul figurativ M, situat pe verticala de compoziie deasupra curbei lichidus (n domeniul n care toate aliajele sistemului sunt topite). La scderea temperaturii,

T [C]

A

TB

B% B

CE

I

IV

II F

V

D IIIE

TA

9

Fig.2.60. Solidificarea aliajelor aparinnd sistemelor de binare formate din componeni complet solubili n

stare lichid i total insolubili n stare solid, care prezint transformare eutectic: a) diagrama de echilibru; b) curbele de rcire.

punctul M coboar pn n punctul 1 aflat la intersecia dintre verticala de compoziie i curba lichidus, punct n care ncepe solidificarea aliajului, din lichid depunndu-se cristale de metal pur A. Aplicnd legea fazelor, se constat c n acest punct variana este egal cu 1, deci solidificarea aliajului I se va produce ntr-un interval de temperatur, punctul figurativ M cobornd pe verticala de compoziie. Cu aceast ocazie se depun din ce n ce mai multe cristale de metal A, topitura devenind din ce n ce mai srac n A i mai bogat n B, compoziia ei deplasndu-se pe curba lichidus spre punctul E. In punctul 2 situat pe orizontala D E F, ncepe i cristalizarea metalului B, la aceast temperatur fiind n echilibru cristale de metal A, cristale metal B i lichid L de concentraie CE. Variana sistemului n punctul 2 este nul, ceea ce indic faptul c solidificarea va continua la temperatur constant, din lichidul de concentraie CE cristaliznd simultan metal A i metal B sub form de eutectic; deoarece la temperatura eutectic V = 0, pe curba de rcire apare un palier (fig.2.60.b.). Prin urmare, n intervalul de temperatur 1 2 se separ cristale primare de metal A care, dezvoltndu-se n lichid, vor avea form geometric regulat, iar la temperatura eutectic se formeaz eutecticul E(A + B); structura microscopic a acestui aliaj este prezentat schematic n figura 2.61.

Fig.2.61. Aspectul schematic al structurii microscopice a aliajului I.

La fel ca aliajul I solidific toate aliajele ce se gsesc n stnga punctului eutectic; aceste aliaje se numesc hipoeutectice, deosebirea dintre ele constnd n cantitatea de cristale primare de metal A i de eutectic E (pe msur ce compoziia aliajului se deprteaz de

T

t

a b

I II IIIT [C]

A

TB

B% B

CE

L

A + E(A + B)

L + A D F

E

TA

B + E (A + B)

L + B

I II III

N M

1

2

1

2

A

E(A + B)

10

N5

P5

R5

N5

P5

R5

verticala metalului A i se apropie de compoziia eutectic, crete cantitatea de eutectic i scade cantitatea de cristale primare A).

Aliajul II are exact compoziia eutectic CE; la micorarea temperaturii, punctul figurativ N coboar pe verticala de compoziie i pn n punctul E nu se produce nici o transformare. In acest punct ncepe solidificarea prin depunerea simultan de cristale A i B, adic prin formarea unui eutectic E(A + B). Deoarece variana este egal cu zero (sunt n echilibru trei faze: cristale de metal A, cristale de metal B i lichidul L), solidificarea decurge la temperatur constant, iar pe curba de rcire se obine un palier. Dup solidificare aliajul va fi format numai din eutectic E.

Aliajul III cristalizeaz la fel ca i aliajul I; diferena const doar n faptul c solidificarea ncepe cu formarea de cristale primare de metal B. Dup solidificare, aceste aliaje sunt formate din cristale primare de metal B i eutectic E(A + B). Aceste aliaje, care se gsesc la dreapta eutecticului, se numesc hipereutectice.

2.3.5.5. Diagrame de echilibru ale sistemelor de aliaje binare formate din

componeni parial solubili n stare lichid i solid. Diagrama de echilibru caracteristic acestor sisteme (Al Bi, Bi Zn, Al Cd, Al In) este prezentat schematic n figura 2.62.; curba punctat D1 M reprezint variaia cu temperatura a solubilitii n stare lichid. Pentru a studia solidificarea aliajelor aparinnd acestui sistem, se consider ase aliaje reprezentative, (fig.2.62.).

Fig.2.62. Diagrama de echilibru a sistemelor

de aliaje binare formate din componeni parial solubili n stare lichid i solid: a) diagrama de echilibru; b) curbele de rcire.

Aliajele I i VI solidific ca orice aliaj soluie solid, iar aliajele II i III ca orice aliaj la care solidificarea se termin printr-o transformare eutectic. Aliajul IV este format pn n punctul 1, care se afl la intersecia dintre curba D1 M i verticala de compoziie, dintr-un singur lichid omogen L1. In acest punct din lichidul L1 se separ lichidul L2; deoarece variana este egal cu 1, procesul are loc ntr-un interval de temperatur cuprins ntre punctul 1 i punctul 2, care se gsete pe orizontala de temperatur D1 M D2. In punctul 2 se afl n echilibru: lichid L1 de compoziie D1, lichid L2 de compoziie M i soluie solid de compoziie D2; fiind trei faze n echilibru, variana sistemului este egal cu zero, lichidul L2

T IV

3

t

a b

V

1

2

VIV

M

3

T [C]

A

TB

B% B

C1 C2

L1

+

L1 +

E( + )

e1 e2e

TA

+

L1 +

I II III IV

D2

L2+

L1 + L2 L2 1

212

D1

3

12

3