Osnovi teorije legura. Dijagrami stanja

0
  • na svojstva materijala može da se utiče dodavanjem različitih elemenata, menja se struktura i svojstva.
  • legiranje je dodavanje hemijskih elemenata.
  • razvoj mikrostrukture povezan sa dijagramom stanja.

Struktura legura

  • sastoji se od 2 ili više metala ili metala i nemetala.
  • komponente legure – metalni ili nemetalni elementi koji sačinjavaju leguru.
  • fizičko – mehanička svojstva zavise od strukture, koja u zavisnosti od načina grupisanja i uzajamne povezanosti raznoraznih elemenata može biti obrazovana od sledećih faza (homogeni deo sistema koji ima jednoobrazna fizička i hemijska svojstva i istu kristalnu strukturu)
    1. čvrsti rastvori
    2. hemijska jedinjenja
    3. dvofazni sistem
  • sistem – skup faza koje se nalaze u ravnoteži pri određenim uslovima, može biti prost ako se sastoji od 1 elementa, složen od nekoliko elemenata
    1. čvrst rastvor
    2. intermetalno jedinjenje
    3. mehanička smeša

Hemijska jedinjenja

  • legirajući elementi mogu da grade hemijska jedinjenja u strukturi legure.
  • karakteristike :
    1. kristalna rešetka se razlikuje od kristalnih rešetki komponenti jedinjenja.
    2. maseni odnos elemenata je stalan, ne dolazi do promena pri zagrevanju ili hlađenju.
    3. svojstva se razlikuju od svojstava komponenata, veća tvrdoća i krtost.
    4. temperatura topljenja je stalna i veća od temperatura komponenti
    5. obrazuju komponente koje imaju velike razlike u elektronskoj građi atoma i kristalnim rešetkama.
  • jedinjenja :
    1. intermetalno – metal + metal ; metalna veza; bliska metalima.
    2. metalna jedinjenja – metal + nemetal ; metalna veza.

Dvofazni sistemi

Kada se legirajući elementi ne rastvaraju 1 u drugom, ili ne stupaju u hemijsku reakciju da bi obrazovali jedinjenje, atomi svakog elementa će obrazovati svoju kristalnu rešetku i metalno zrno, stvarajući mehaničku smešu.

Mehanička smeša (eutektikum)

  • na nivou metalnih zrna, najveće je noseće.
  • u slučaju ograničene rastvorljivosti elemenata.
  • javlja se na najnižoj mogućoj temperaturi sistema.

Dvofazni sistemi – sistem koji sarži 2 čvrste faze
1. čvrst metal + čvrst hemijski element
E(A+B)
2. čvrsti rastvor nikakve rastvorljivosti
E(α+β)
3. čvrsti rastvor + intermetalno jedinjenje
E(α+IMJ)

Čvrsti rastovi (α, β, γ)

  • pri prelasku u čvrsto stanje jedna od komponenti zadržava svoju kristalnu rešetku , a atomi druge ili drugih komponenti se raspoređuju u rešetki prve komponente.
  • sastoji se iz 2 komponente ili više njih.
  • rastvorljivost elemenata u čvrstom stanju
    1. neograničena – rastvorljivost čvrstog rastvora, dobijenog pri bilo kom međusobnom odnosu količina elemenata.
    2. ograničena – rastvorljivost čvrstog rastvora, dobijenogpri određenom međusobnom odmosu količina elemenata
  • prema rasporedu atoma u kristalnoj rešetki mogu biti :
    1. čvrsti rastvor sa zamenjenim atomima (supstitucijski)
    2. čvrsti rastvor sa umetnutim atomima (intersticijski)
  • mikrostruktura u uslovima ravnoteže sastoji se od savršenih homogenih metalnih zrna istih po sastavu.
  • kristali čvrstih rastvora : niska temperatura topljenja, velika čvrstoća i tvrdoća.

Čvrsto rastvori sa zamenjenim atomima

  • stvaraju se između 2 vrste atoma približno istih veličina.
  • pri stvaranju, atomi rastvorenog elementa zamenjuju atome rastvarača na čvorovima njegove kristalne rešetke, uzajamni raspored se pojavljuje statički nesređen – proizvoljan.
  • ako postoji razlika u prečnicima atoma 2 elementa koji formiraju čvrsti rastvor, doći će do iskrivljenosti rešetke, u okolini zamenjenog atoma – u kristalnoj rešetki se formiraju naponi, rastu sa porastom koncentracije rastvorenog elementa i dostižu neku kritičnu vrednsot – prouzrokuje ograničeno stvaranje čvrstog rastovra.
  • ako je razlika u prečnicima atoma < 15% “ faktor veličine “  je pogodan za obrazovanje čvrstih rastora.

Čvrsti rastvori sa umetnutim atomima

  • pri njihovom obrazovanju , atomi rastorene komponente raspoređuju se između čvorova u prazan prostor kristalne rešetke, atomi osnovnog elementa ostaju u čvorovima rešetke.
  • atomi se rasporđuju tamo gde ima najviše slobodnog prostora.
  • samo kada poluprečnik atoma elementa rasrvarača mnogo veći od poluprečnika atoma rastvorenog elementa.

Ostavite komentar