KURZUS: Anyagismeret

MODUL: Fémek és ötvözetek egyensúlya

13. lecke: Színfémek és ötvözetek egyensúlyi lehűlése

|  | A rendszer fogalma, fajtái Komponens, fázis, állapottényezők fogalma Gibbs féle fázisszabály általános és fémekre érvényes alakja A rendszer állapotának termodinamikai vizsgálata Mit jelent a stabil, a metastabil és az instabil állapot Színfém valóságos lehűlési görbéje, magyarázata a Gibbs féle fázisszabály és a fázisok szabadenergiái alapján Allotróp módosulattal rendelkező fémek lehűlési görbéje (vas) Szilárd oldat lehűlési görbéje, magyarázata a Gibbs féle fázisszabállyal Ötvözetrendszer fogalma Alapvonal vagy koncentráció egyenes, ötvözetjelző vonal, konóda fogalma A kétalkotós egyensúlyi diagramok szerkesztésének elve Koncentráció szabály Emelő szabály A fázisok mennyiségének meghatározása szerkesztéssel, fázisdiagram Egymást szilárd állapotban is korlátlanul oldó fémek egyensúlyi diagramja Két szilárd oldat eutektikus rendszere, korlátozott oldódás
|  | A tartalom feldolgozása a következő követelmények teljesítését segíti:
|  | definiálni a rendszer, szabadságfok, szabadenergia, ötvözetrendszer, szilárd oldat, eutektikum, fogalmakat értelmezni a Gibbs féle fázisszabály általános és fémekre érvényes alakját meghatározni az emelő- és koncentráció szabályt értelmezni a konóda és a likvidusz illetve a szolidusz metszéspontját
|  | Alapfogalmak
|  | Az előzőekben megismerkedtünk a fémek és ötvözetek kristályos szerkezetével, megismertük, hogy hogyan jön létre ez a szerkezet folyékony állapotból lehűtve kristályosodás során, illetve, milyen átalakulásokat szenvedhet a rácsszerkezet szilárd állapotban. Ezeknek a folyamatoknak a megértéséhez néhány alapfogalommal kell megismerkednünk.
|  | Elsősorban meg kell határoznunk a vizsgálatok tárgyát. Ez a rendszer.
|  | Vizsgálatainkat az anyagnak a külvilágtól elkülönített részén az ún. rendszerben végezzük.
pl. rendszer egy pohár víz, vagy egy tűzálló anyagból készült tégelyben elhelyezett olvasztott fém stb. |  | A rendszer az anyagnak a külvilágtól megfigyelés céljából elkülönített része.
pl. egy pohár tiszta víz, folyékony fém. |  | Homogén vagy egyfázisú
pl. jeges víz, kristályosodó fém stb. A jeges vízben lévő fázisok a folyékony halmazállapotú víz és a szilárd jég. |  | heterogén vagy többfázisú
|  | ⇒ A rendszer homogén, önálló határoló felületekkel elkülöníthető része a fázis. Jele: F
|  | Vigyázat a fázisok egy rendszerben nem feltétlenül különböző halmazállapotúak. Pl. különböző rácsszerkezetű allotróp módosulatok különböző fázisok
Azonos fajtájú elemek pl. Fe vagy H2O stb. |  | ⇒ A rendszert az alkotók vagy komponensek építik fel. Jele: K
|  | ⇒ A rendszer állapotát az állapottényezők határozzák meg.
|  | Ezek:
|  | a hőmérséklet T a nyomás p a koncentráció c
|  | Az állapothatározók és a fázisok száma között egyensúly esetén összefüggés van. Ezt fejezi ki a Gibbs féle fázisszabály.
Ejtsd dzsipsz |  | A Gibbs féle fázisszabály
|  | A Gibbs féle fázisszabály általános alakja
|  | Magyarázat: Ismert, hogy a víz fagyáspontja 0 C°, forráspontja pedig 100 C°. Ezek 1 bar nyomáson értendők. Ha a nyomást megnöveljük a víz forráspontja is megnő. Ezen az elven alapszik a "kukta" gyorsfőző edény. A lezárt edényben nagyobb a nyomás, mint a környezetben, így a víz magasabb hőmérsékleten forr, tehát az étel előbb puhul meg. A koncentráció hatásának bemutatatására az utak téli sózása a legjobb példa. A sós víz fagyáspontja alacsonyabb, mint 0 C°(értéke függ a só fajtájától és mennyiségétől) ezért az út felületén lecsapódó és ráfagyó víz megolvad.
|  | A Gibbs-féle fázisszabály általános alakja szerint a fázisok (F) és a szabadsági fokok (Sz) számának összege kettővel több, mint a komponensek (K) száma.
F + Sz = K + 2
|  | A képletben szereplő 2-es szám, a nyomást és a hőmérsékletet, mint független változókat jelenti.
|  | A Gibbs féle fázisszabály fémekre érvényes alakja
|  | A fémek esetében a nyomásnak alig van hatása, ezért állandónak tekintjük. Ezért a fázisszabály fémekre vonatkozó alakja:
A képletben a 2-es szám helyett azért van 1, mert a nyomás állandó értékűnek tekintésével 1 állapottényezőt "kiiktattunk". |  |
F + Sz = K + 1
|  | A rendszer állapotának termodinamikai vizsgálata
|  | A rendszer, adott körülmények között akkor van termodinamikai egyensúlyban, ha a szabadenergiája minimális. A rendszer mindig a legalacsonyabb energiaszintre törekszik.
|  | A spontán, külső beavatkozás nélkül létrejövő folyamatok, minden esetben csökkentik a rendszer szabadenergiáját.
|  | A rendszer állapota lehet
|  | Stabil (legalacsonyabb energia szint) metastabil azt jelenti, hogy a rendszer fázisainak energiája nem a legkisebb, mégis hosszú ideig képesek ebben az állapotban maradni instabil
1. ábra. A rendszer lehetséges állapotai
|  | F szabadenergia függvény
|  | A rendszer állapotának vizsgálatát a fázisai szabadenergiái segítségével tehetjük meg, hiszen a rendszer adott körülmények között akkor van egyensúlyban, ha a szabadenergiája minimális. Minden fázisnak van szabadenergia függvénye!
|  | Az F szabadenergia függvényt az
F = U − T . S
|  | kifejezés határozza meg.
|  | A képletben U a rendszer belső energiája, T az abszolút hőmérséklet, S a rendszer entrópiája. Az így megadott szabadenergia az ún. Helmholtz féle szabadenergia.
|  | A rendszer belső energiája
|  | A rendszert alkotó részecskék kinetikus és potenciális energiájának összege. A belső energia a rendszer állapotát egyértelműen meghatározza, ezért állapotfüggvénynek nevezzük. Ha egy fémet hevítünk nő a belső energiája, ami túlnyomó többségében a részecskék rezgési amplitúdóját növeli, viszonylag kis része pedig növeli a ponthibák koncentrációját.
Legegyszerűbben úgy képzelhetjük el, hogy ahányféleképpen a részecskék elhelyezkedhetnek. |  | Entrópia
|  | Termodinamikailag dS = dQ T
|  | szemléletesebben a statisztikus entrópia S = k lnw w a termodinamikai valószínűség, azaz a belső energia a részecskék között hogyan oszlik meg
2. ábra. Az entrópia szemléltetése
|  | Figyelje meg az ábrán, a szépen feltekert "rendezett" zsineg jelképezi a kis entrópiájú állapotot, míg a szétdőlt zsineg a nagy entrópiájú állapotot. A rendszer mindig abba az irányba változik, amely a szabadenergiát csökkenti. Az entrópia hatása különösen a nagyobb hőmérsékleteken jelentős, mivel az F = U - TS összefüggésben az entrópia a hőmérséklettel van megszorozva T [K]
|  | Az esetek túlnyomó többségében nem az energia abszolút értéke, hanem az energiakülönbség nagysága fontos. ( Δ F)
|  | Színfémek lehűlése
Ha a hőmérséklet adatokat a fém hevítése során vesszük fel az ún. hevítési görbét kapjuk. |  | A színfémek lehűlési viszonyainak tanulmányozása a termikus analízissel lehetséges. A vizsgált fémet olvasztó tégelybe helyezzük, megolvasztjuk, majd hagyjuk lehűlni. Közben meghatározott időközönként mérjük a hőmérsékletét arra alkalmas eszközzel pl. termoelemmel. A felvett hőmérséklet és időadatok ábrázolásával a lehűlési görbéhez jutunk. (nincs allotróp átalakulás)
Jelölések az ábrán: Q hőelvonás (a fém a környezetben van) Td dermedéspont dT a kristályosodás megindulásához szükséges hőmérsékletkülönbség) túlhűtés |  |
3. ábra. Színfém lehűlési görbéje
|  | Az ábrán három szakasz figyelhető meg. Az 1. szakaszon a fém folyékony, a 2. szakasz a kristályosodás szakasza, míg a 3. szakaszon a fém szilárd. A görbe egyes szakaszai a Gibbs féle fázisszabállyal magyarázhatók.
F + Sz = K + 1. A Gibbs féle fázisszabály fémekre érvényes alakja K = 1 A komponensek száma 1, mivel színfémről van szó pl. Al, Cu stb. |  | F + Sz = K + 1. K = 1 1. Szakasz F=1 olvadék Sz =1 ⇒ T változhat
|  | Ezen a szakaszon a fém folyékony, tehát a fázisok száma 1., F=1. Ha rendezzük az egyenletet a szabadsági fokokra: Sz = K + 1-F és behelyettesítünk, azaz Sz= 1+1-1=1. Tehát a szabadsági fokok száma Sz = 1 . Ebben az esetben a hőmérséklet változhat. Figyelje meg a görbét. Ezen a szakaszon a hőmérséklet csökken az idő függvényében.
az egyik fázis a folyékony, a másik a már megszilárdult fém |  | 2. Szakasz F=2 olvadék + szilárd Sz= 0 ⇒ T = constans
|  | Figyelje meg, a második szakasz vízszintes, nem változhat a hőmérséklet sem. Gondoljon arra, hogy ha biztos nulla hőmérsékletet kell előállítani pl. Műszer hitelesítésnél, akkor olvadó jeget használ. Az olvadó jég hőmérséklete 0 C°. A dT hőmérséklet csökkenést a Gibbs féle fázisszabállyal nem lehet magyarázni. Ezt a szabadenergiák segítéségével mutatjuk be a 4. ábrán.
|  | 3. Szakasz F=1 szilárd Sz=1 ⇒ T változhat
|  | A 3. szakasz hasonló az elsőhöz, csak itt az F=1 fázis a szilárd fém.
|  | A színfém lehűlési görbéjének magyarázata a fázisok szabadenergiái alapján
|  | Az olvadás- illetve dermedésponton a két fázis szabadenergiája egyenlő
F olv . = F szilárd
|  | Minél nagyobb a túlhűtés, illetve a túlhevítés annál nagyobb a különbség a két fázis szabadenergiája között, tehát annál nagyobb az átalakulás hajtó ereje.
Jelölések az ábrán: Fszil a szilárd fázis szabadenergia görbéje Folv az olvadék vagy folyékony fázis szabadenergia görbéje dFkr a kristályosodás vagy olvadás megindulásához szükséges szabadenergia különbség (hajtóerő) dTkr a kristályosodás vagy olvadás megindulásához szükséges hőmérséklet különbség T0 az olvadás (dermedés) pont |  |
4. ábra. A folyékony és a szilárd fázis szabadenergiája az olvadás (dermedés) pont környezetében színfém esetén
|  | Figyelje meg az ábrát! A T0 olvadás(dermedés) ponton a két fázis szabadenergia görbéje metszi egymást. Mivel nincs különbség, nincs a kristályosodásnak vagy olvadásnak hajtóereje. A folyamat megindulásához, tehát hűtéskor túl kell hűteni, hevítéskor túl kell hevíteni. A kristályosodáskor felszabaduló "latens" hő (az olvadt és szilárd állapot közötti entrópia különbség) megemeli a dermedéspontra a hőmérsékletet (lásd. 3. ábra 2. szakasz.)
|  | A színfém lehűlési görbéjének ábrázolásakor az ún. egyszerűsített görbét használjuk. Ezen nem tüntetjük fel a dT hőmérséklet különbséget.
5. ábra. Színfém egyszerűsítet lehűlési görbéje
|  | Allotróp módosulatokkal rendelkező fém lehűlése
6. ábra. Allotróp módosulatokkal rendelkező fém itt a vas hevítési és lehűlési görbéje
|  | A vas olvadáspontja 1536 C°, itt találjuk a jobb oldali lehűlési görbén az első vízszintes szakaszt. Ezen a hőmérsékleten a δ -Fe kristályosodik. (rácsa térközepes köbös) A δ -Fe allotróp átalakulással átalakul 1392 C°-on γ -Fe (lapközepes köbös rácsú). Itt is F=2, mert a δ -Fe és a γ -Fe külön fázis. Tehát az allotróp átalakulás során a kristályosodáshoz hasonlóan szintén nem változhat a hőmérséklet. A γ -Fe 911 C°-on újra allotróp átalakulász szenved, rácsa térközepes köbössé alakul. Ez az α -Fe. Itt sem változhat a hőmérséklet. A pontok jelölésére A betűket használunk. Lásd. 10. lecke Megjegyzés: A görbéken feltüntetett A2 769 C° nem allotróp átalakulás. Ez az ún. Currie pont. E fölött a vas ferromágnesesből paramágnesessé válik.
|  | Ötvözetek lehűlése
7. ábra. Szilárd oldat lehűlési görbéje
|  | Figyelje meg az ábrát! Alkalmazzuk a Gibbs féle fázis szabályt. A komponensek száma K = 2, a szilárd oldatot alkotó két fém (pl. A és B). A vizsgálat kezdetén a rendszer folyékony állapotban van, tehát F = 1 (olvadék). A szabadsági fokok száma: Sz = 2, tehát az ab szakaszon mindkét állapothatározó (a hőmérséklet és a koncentráció) változhat. A bc szakaszon, amikor az olvadékban megjelennek a szilárd oldat csirái, F = 2 lesz. (olvadék + szilárd oldat), így a szabadsági fokok száma Sz = 1-re módosul, ami azt jelenti, hogy változhat a hőmérséklet. Tehát a szilárd oldat dermedése közben változik a hőmérséklet. A dermedés befejeződése után a szabadsági fokok száma ismét Sz = 2 lesz.
|  | Kétalkotós egyensúlyi diagramok
Az egyensúlyi diagram lehetővé teszi, hogy meghatározzuk bármely ötvözet állapotát tetszőleges hőmérsékleten |  | Az előzőekben láttuk, hogy a fémek és ötvözeteik viselkedésének vizsgálata a lehűlési görbék segítségével megtehető. Ha azonban két fém minden lehetséges összetételét akarjuk tanulmányozni, olyan diagramot kell felvennünk, ahol az összes lehetséges lehűlési görbe jellemzőit fel tudjuk tüntetni. Az ilyen diagramot egyensúlyi diagramnak vagy állapotábrának nevezzük.
8. ábra. Kétalkotós egyensúlyi diagramok szerkesztése
|  | A szerkesztéshez két olyan fém A és B ötvözeteinek lehűlési görbéjét használjuk fel, melyek folyékony és szilárd állapotban korlátlanul oldják egymást.
|  | A szerkesztés menete a következő: A koncentráció egyenes 100% A pontjára emelt függőlegesre az A szín fém lehűlési görbéjén látható TA dermedési, illetve olvadási pontot vetítjük át. Ugyanígy járunk el a 100% B esetében (TB) is. A közbenső pontok meghatározásához különböző összetételű ötvözeteket készítünk Esetünkben legyen pl. 80% A és 20% B, és felvesszük a lehűlési görbét. A lehűlési görbén a kristályosodás kezdetét TL a kristályosodás végét TSZ ponttal jelöljük, és átvetítjük az adott ötvözetet jelölő pontra emelt függőlegesre az ún. ötvözet jelző vonalra. Az ötvözetrendszer egyensúlyi diagramjának meghatározásához más összetételű ötvözetek (szokásos 10% lépcsőkkel) lehűlési görbéjét is fel kell venni. Megjegyzés: a lehűlési görbék, ebben az ötvözetrendszerben csak abban térnek el egymástól, hogy más hőmérsékleten kezdődik, és fejeződik be a kristályosodás (szilárd oldat!)
|  | A kristályosodás kezdetét jelölő pontok összekötésével, egy olyan görbét kapunk, ami az ötvözet rendszer ötvözetei esetén a kristályosodás kezdetének hőmérsékleteit mutatja. Ezt a vonalat likvidusz vonalnak nevezzük.
|  | A kristályosodás végét jelző pontok összekötésével kapott vonalat szolidusz vonalnak nevezzük. A szolidusz vonal a kristályosodás befejező hőmérsékleteit mutatja az ötvözet rendszer ötvözetei esetében.
|  | Az egyensúlyi diagram vízszintes tengelye az alapvonal - koncentráció egyenes - hossza 100%-nak felel meg.
|  | A vonal egyik vég pontja A (100% A), a másik vég pontja a B (100 % B) alkotónak felel meg. A közbenső pontok, A-tól B felé haladva a két alkotó %-át mutatják.
|  | A függőleges tengelyre a hőmérsékletet visszük fel.
|  | Az egyensúlyi diagramok értelmezése
|  | adott ötvözetben és adott hőmérsékleten az alábbi kérdéseket kell megválaszolni az egyensúlyi diagramok segítségével:
|  | milyen fázis, vagy fázisok találhatók milyen az adott fázis, vagy fázisok összetétele, koncentrációja mennyi a fázis, vagy fázisok mennyisége
A kiválasztott ötvözet a mennyiségű (60%) A fémet és b mennyiségű (40%) B fémet tartalmaz. Az ábrán szaggatott vonallal van bejelölve. |  |
9. ábra. A fázisok meghatározása
|  | Adott ötvözet esetén T1, T2 és T3 hőmérsékleteken határozzuk meg a fázisokat!
|  | Menete:
|  | T1 hőmérsékletre húzzuk be az izotermát! Az izoterma a kiválasztott ötvözetet egy pontban metszi. Az ötvözet T1 hőmérsékleten ez a metszéspont jellemzi. A metszéspont a likvidusz vonal fölött van, tehát az ötvözet olvadt állapotban van, azaz egy fázisú, az F=1 fázis az olvadék.
|  | Hasonló a helyzet a T3 hőmérsékleten is, csak ott a metszéspont a szolidusz alatt van, tehát az ötvözet egy fázisa a szilárd oldat.
|  | A T2 hőmérsékletjelző izoterma az egyensúlyi diagrammot átmetszi a likvidusz és a szolidusz között. Ebben az esetben az ötvözetet a hőmérséklet jelző izotermának a likvidusz és szolidusz vonallal határolt részén az un konóda jellemzi.
|  | A konóda két végpontja megmutatja a fázisokat. A likvidusszal való metszéspont az olvadék, a szolidusszal való metszéspont pedig a szilárd fázist. Itt a szilárd fázis a szilárd oldat.
|  | A fázisok összetételének meghatározása (Koncentráció szabály)
|  | A koncentráció szabály, a likvidusz és a konóda metszéspontja a koncentráció egyenesre vetítve az olvadék fázis, a szolidusz és a konóda metszéspontja pedig a szilárd fázis összetételét adja meg.
Le kell vetíteni a koncentráció egyenesre a hőmérsékletjelző és az ötvözetjelző metszéspontját. |  |
10. ábra. A fázisok koncentrációjának meghatározása
|  | Homogén területben (T1 és T3 hőmérsékletek) az egy fázis összetétele megegyezik az ötvözet összetételével. Kétfázisú területben (T2 hőmérséklet) a koncentráció szabály érvényes, azaz a likvidusz és a konóda metszéspontja a koncentráció egyenesre vetítve az olvadék fázis, a szolidusz és a konóda metszéspontja pedig a szilárd fázis összetételét adja meg.
|  | Figyelje meg a 10. ábrán!
|  | Emelőszabály
|  | A fázisok mennyiségének meghatározása
|  | Homogén egyfázisú területen (T1 és T3) a fázis mennyisége értelemszerűen 100%.
|  | A T2 heterogén kétfázisú területen a fázisok mennyiségének meghatározására az emelőszabály vagy fordított karok szabálya szolgál.
11. ábra. Emelőszabály
|  | Az ábrán lévő jelölések: b a kiválasztott ötvözet B tartalma a a kiválasztott ötvözet A fém tartalma
|  | Az olvadék fázis mennyisége x = c d + c A szilárd fázis mennyisége 1 − x = d d + c
|  | A fázisok mennyiségének meghatározása szerkesztéssel
|  | A fázisok mennyiségét a számítás módszeren kívül grafikusan is meghatározhatjuk a fázis diagram segítségével. A fázis diagramot az egyensúlyi diagram alá rajzoljuk, úgy, hogy az egyik oldala megegyezik a koncentráció egyenessel, és szintén a koncentrációt mutatja, másik, rövidebb oldala pedig az ötvözet fázisainak mennyiségét mutatja %-ban.
12. ábra. Fázisdiagram szerkesztése
|  | A szerkesztés menete a következő: Húzza be az izotermát arra a hőmérsékletre ahol a fázisokat meg akarja határozni! Itt ez a T2. Induljon el a 100% A ponttól. A szolidusz vonal eléréséig homogén szilárd oldat területen haladunk, tehát a fázisdiagramba vízszintes vonalat húzunk. A szolidusztól a likviduszig kétfázisú területen haladunk. A likvidusszal való metszésponttól csak olvadék van, tehát ferde vonalat húzunk. A likvidusszal való metszésponmttól homogén olvadék területen haladunk, tehát ismét vízszintes vonalat húzunk. Ezután beírjuk a fázisokat.
|  | A fázisdiagram lehetővé teszi bármilyen összetétel esetén a kiválasztott ötvözet fázisainak meghatározását.
|  | Szilárd oldat kristályosodása (Tamman 6.)
13. ábra. Szilárd oldat kristályosodása
|  | A két fém folyékony és szilárd állapotban minden arányban oldja egymást. Az oldódás korlátlan. Az egyensúlyi diagrammal már megismerkedtünk, hiszen ezen mutattuk be az egyensúlyi diagramok értelmezését. Ebben az esetben, mivel csak egy szilárd oldat fázis képződik a likvidusz és a szolidusz egy-egy görbe.
|  | A diagram pl. Cu - Ni ötvözetek (Cu 1083 a Ni 1455 C°-on dermed) sematikus diagramját mutatja. Az ábrán jól megfigyelhető, hogy a kristályosodással keletkező szilárdoldat koncentrációja jelentősen változik a kristályosodás során.( D1, D2 és D3 pontok) Elméletileg, ideális esetben, ha a lehűtés végtelen lassan történik ez a koncentráció különbség ki tud egyenlítődni diffúzióval. A valóságban azonban a szilárd oldatként kristályosodó ötvözetek összetétele a szemcsén belül változó, a szemcse széle felé dúsul az alacsonyabb olvadáspontú ötvöző.
14/a ábra. Szilárd oldat mikroszkópos képe a valóságban
A diffúziós izzítást alkalmazzák a gyakorlatban is, hőmérséklete a szolidusz közelében van, mert a hőmérséklet növelése növeli a diffúzió sebességét |  |
14/b ábra. Szilárd oldat mikroszkópos képe a diffúziós izzítás után
|  | Figyelje meg a képen, hogy a valóságban (diffúziós izzítás nélkül) keletkező szilárd oldat, mivel nincs elég idő a diffúzióra nem egyenletes, míg több órás nagy hőmérsékleten végzett diffúziós izzítás után az ötvözők eloszlása egyenletes lesz.
15. ábra. Ezüst és arany (Ag - Au) valóságos egyensúlyi diagramja
|  | Két szilárdoldat eutektikus rendszere
|  | A fémeknél nagyon gyakori az az eset, hogy a két fém folyékony állapotban, minden arányban, szilárd állapotban pedig csak bizonyos százalékban, tehát korlátozottan oldja egymást. Ilyen típusú ötvözetrendszer a közel azonos olvadáspontú fémeknél figyelhető meg. Többek között ilyen diagramja van a Cu - Ag az Al - Si és az Pb - Sn ötvözeteknek.
16. ábra. Két szilárd oldat eutektikus rendszere
|  | Figyelje meg az ábrát!
|  | A két fém oldja egymást ezért a rendszerben kétféle szilárd oldat, A-ban dúsabb α , és B-ben dúsabb β keletkezik. A TA - E likvidusz vonal az α , a TB - E likvidusz vonal pedig a b szilárd oldat kristályosodásának kezdetét mutatja. A két likvidusz vonal az E pontban metszi egymást, tehát ebben a pontban az olvadékból α és β fázisoknak is kell kristályosodni. Ez F=3 fázist jelent, ami a Gibbs féle fáziszabály értelmében csak állandó hőmérsékleten lehetséges.
|  | Figyelje meg, ezt jelenti a diagramban a CED vízszintes vonal.
Az eutektikum jól olvadót jelent. Ennek az ötvözetnek a legalacsonyabb az olvadáspontja az ötvözetrendszerben. |  | A keletkező szövetelem az eutektikum.
|  | Eutektikum képződés
|  | Az eutektikum két likvidusz metszéspontjának megfelelő összetételnél képződik, állandó hőmérsékleten. Általános egyenlete:
olvadék → szilárd 1 + szilárd 2
A korlátozott oldóképesség miatti kiválás befolyásolása gyakran alkalmazott hőkezelési módszer. |  | A szilárd oldat oldóképesség általában függ a hőmérséklettől. A C pont jelöli azt a felső határt, ameddig A a B alkotót oldani képes. Az oldóképesség maximuma az eutektikus hőmérsékleten van, és a hőmérséklet csökkenésével legtöbb esetben csökken. A CF vonal az α szilárd oldat, a DG vonal a β szilárd oldat oldóképességének határát mutató korlátozott oldóképesség vonala. Az oldhatatlanná váló fém kivális az α -ból a β és fordítva. A kiváláshoz diffúzió és ezért megfelelően lassú lehűtés kell.
|  | Az ötvözet rendszer szolidusz vonalai, a TA - C ( α kristályosodásának vége), a TB - D (b kristályosodásának vége) és a CED eutektikus vonal, az eutektikum kristályosodásának hőmérséklete.
Ez a diagram típus nagyon gyakori. |  |
17. ábra. Ólom - ólom ötvözetrendszer valóságos egyensúlyi diagramja
|  | Figyelje meg a példát. Az első ötvözet esetében a kristályosodással ólomban dús szilárd oldat ( α ) keletkezik, (a képen a sötét színű krisztallitok) majd az eutektikum kitölti a teret. Ebben a sötét színű ólomban dús és a világos színű ónban dús szilárd oldat ( β ) fázisok jól megfigyelhetők. A középső ötvözet az eutektikus összetétel, a harmadik pedig ónban dús szilárd oldat és eutektikum.

|  | Ellenőrző kérdések
| 1. Egészítse ki a megadott fogalmak segítségével az alábbi meghatározást! A rendszer az a céljából része. 1. homogén 2. anyagnak 3. elkülönített 4. többfázisú 5. külvilágtól 6. egyfázisú 7. megfigyelés 8. folyékony
| Jelölje meg az egy helye megoldást!
| 2. Mit fejez ki a Gibbs féle fázisszabály általános alakja?
| a fázisok és a komponensek száma eggyel több, mint a szabadsági fokok száma
| a fázisok és a szabadsági fokok száma kettővel több, mint a komponensek száma
| a fázisok és az alkotók száma kettővel több, mint a komponenseké
| a fázisok és szabadsági fokok száma eggyel több, mint a komponensek száma
| 3. Mit fejez ki a Gibbs féle fázisszabály fémekre érvényes alakja?
| a fázisok és a komponensek száma eggyel több, mint a szabadsági fokok száma
| a fázisok és a szabadsági fokok száma kettővel több, mint a komponensek száma
| a fázisok és az alkotók száma kettővel több, mint a komponenseké
| a fázisok és szabadsági fokok száma eggyel több, mint a komponensek száma
| 4. Mit jelent az, hogy egy rendszer stabil állapotban van?
| A fázisainak energiája nem a legkisebb, mégis hosszú ideig képes ebben az állapotban maradni
| A fázisainak energiája a legkisebb, de csak rövid ideig képes ebben az állapotban maradni
| A fázisainak energiája nem a legkisebb
| A fázisainak az energiája a legkisebb
| 5. Mennyi a szabadsági fokok száma színfém kristályosodása közben?
| 2
| 1
| 0
| 3
| 6. Hogyan alakul a fázisok szabadenergiája a színfém dermedéspontján?
| F olv > F szil
| F szil > F olv
| F szil = F olv
| F olv = 2 F szil
| 7. Mennyi a szabadsági fokok száma a szilárd oldat dermedése közben?
| 1
| 2
| 0
| 3
| 8. Mit nevezünk ötvözetrendszernek?
| Két alkotó összes lehetséges ötvözetét
| Az összes lehetséges ötvözetet, beleérve az alkotókat is
| A két alkotó összes lehetséges ötvözetét, kivéve az alkotókat
| Kizárólag két fém ötvözeteit
| 9. Vizsgálja meg az alábbi állítást! A szilárd oldat kristályosodása közben a hőmérséklet állandó, mert a szabadsági fokok száma 2.
| a mondat első fele igaz
| hamis
| a mondat második fele igaz
| a két mondatrész között nincs összefüggés
| 10. Jelölje meg az eutektikum képződés általános egyenletét!
| olvadék → szilárd 1 + szilárd 2
| olvadék + szilárd 1 = szilárd 2
| szilár doldat 1 → szilárd oldat 2 + vegyület
| szilárd 1 + szilárd 2 → szilárd 3
| 11. Vizsgálja meg az alábbi állítást! A szilárd oldat kristályosodása közben a szilárd fázis összetétele változik a keletkező szövetelem réteges szerkezetű, mert a diffúzió sohasem tökéletes.
| a mondat első fele igaz, de a két mondatrész között nincs logikai összefüggés
| hamis
| igaz, a két mondatrész között logikai összefüggés van
| igaz, de a két mondatrész között nincs logikai összefüggés
| 12. Mit határozhatunk meg a koncentráció szabállyal?
| Adott hőmérsékleten az ötvözet fázisait
| Adott hőmérsékleten az ötvözet összetételét
| Adott hőmérsékleten az ötvözet fázisainak a mennyiségét
| Adott hőmérsékleten az ötvözet fázisainak az összetételét
| 13. Mit határozhatunk meg az emelőszabállyal?
| Adott hőmérsékleten az ötvözet fázisait
| Adott hőmérsékleten az ötvözet összetételét
| Adott hőmérsékleten az ötvözet fázisainak a mennyiségét
| Adott hőmérsékleten az ötvözet fázisainak az összetételét
| 14. Mit mutat a konóda és a likvidusz metszéspontja?
| A koncentráció egyenesre vetítve a szilárd fázis összetételét
| A koncentráció egyenesre vetítve az ötvözet összetételét
| A koncentráció egyenesre vetítve a folyékony fázis összetételét
| A koncentráció egyenesre vetítve a folyékony fázis mennyiségét