![Page 1: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/1.jpg)
DIAGRAMMI DI STATO
![Page 2: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/2.jpg)
• Perché l’acqua bolle a 100°C?
• Perché bolle in montagna ed al mare a temperatura diversa?
• Perché i forni sono rivestiti internamente da mattoni refrattari e non da vetro o plastica o metallo?
• Perchè gli acciai vengono trattati termicamente (ricottura, tempra,....)?
PERCHÉ STUDIARE I DIAGRAMMI DI STATO
![Page 3: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/3.jpg)
DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e quali
fasi di un sistema sono presenti al variare di pressione/temperatura del sistema
stesso.
I diagrammi di stato sono validi in condizioni di
EQUILIBRIO TERMODINAMICO
Energia libera minima
I diagrammi di stato servono a:
�Determinare le fasi presenti al variare di temperatura, pressione,
composizione del sistema;
�Calcolare le quantità relative delle fasi presenti in un equilibrio;
�Determinare la solubilità massima di un componente in un altro;
�Conoscere la temperatura di fusione delle fasi;
�Determinare la temperatura a cui avvengono le trasformazioni di fase
Funzione di Gibbs G = H-TS
![Page 4: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/4.jpg)
DEFINIZIONI IMPORTANTI
Lega:Lega: materiale metallico ottenuto mediante la combinazione
chimica di diversi elementi
Componente: Componente: metalli puri e/o composti di cui la lega è
formata
Solvente:Solvente: elemento o composto presente in maggiore quantità
Soluto:Soluto: elemento o composto presente in quantità minore
Soluzione solida:Soluzione solida: tipologia di lega ottenuta mediante l’
aggiunta di atomi di soluto nel materiale ospite in modo tale
da preservarne la struttura cristallina e garantirne l’omogeneità
composizionale e strutturale
Sistema:Sistema: Una serie di leghe possibili di uno o più componenti
(Es. sistema Fe-C)
![Page 5: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/5.jpg)
Una fase Una fase èè una porzione omogenea di un sistema con caratteristiche una porzione omogenea di un sistema con caratteristiche
chimiche e fisiche uniformichimiche e fisiche uniformi (quindi, sia a livello microstrutturale che di
composizione).
Una singola fase ha in ogni sua parte un identico comportamento se
sottoposta a sollecitazioni fisiche o chimiche
Acqua e olioAcqua e
ghiaccio
Soluzione solida e
composto
DEFINIZIONI IMPORTANTI: FASE
![Page 6: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/6.jpg)
• Una singola fasesingola fase ha in ogni sua parte un identico identico
comportamentocomportamento se sottoposta a sollecitazioni fisiche o
chimiche
• Può essere costituita da piPuò essere costituita da piùù di un elemento chimicodi un elemento chimico
(ad esempio nelle soluzioni solide metalliche accade che
all’interno della struttura cristallina di uno dei due metalli trovano
posto degli atomi dell’altro (in posizioni interstiziali o
sostituzionali)
• Un elemento o composto chimico può esistere come fasi Un elemento o composto chimico può esistere come fasi
diversediverse
(acqua liquida, vapore d'acqua e ghiaccio, Fe α, Feγ)
FASE
![Page 7: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/7.jpg)
EQUILIBRIO DI FASEEnergia libera:Energia libera:
È una funzione dell’energia interna di un sistema (o entalpia) e del suo stato di disordine (o entropia)In condizioni di equilibrio l’energia libera è minimaLL’’equilibrio di fase:equilibrio di fase:
Viene espresso dalla costanza nel tempo delle caratteristiche delle fasi di un sistemaEsempio: soluzione al 65% in peso di zucchero scaldata da 20°C a 100°C
Nelle soluzioni solidesoluzioni solide le velocità di trasformazione sono spessospesso estremamente basse ll’’equilibrio non viene raggiuntoequilibrio non viene raggiunto
Sistema in stato di equilibrio metastabileequilibrio metastabile
![Page 8: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/8.jpg)
Determinazione del grado di varianza del sistema:
REGOLA DELLE FASI DI GIBBS
V = C – f + nVARIANZA: numero
di gradi di libertà del
sistemaNumero dei
componenti chimici
presenti (elementi o
composti)
Numero delle
fasi
Numero di
variabili
fisiche (es.
temperatura
e pressione)
CASO TIPICO:
2 componenti,
pressione
costante (1atm)
DIAGRAMMI DI STATO BINARI
V = 2+1-f
f =
1 V=2
2 V=1
3 V=0 PUNTI DI INVARIANZA
![Page 9: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/9.jpg)
DIAGRAMMI DI STATO BINARI
• La composizione viene riportata sull’ascissa che viene suddivisa in cento parti; ad ogni punto corrisponde una percentuale dei due componenti.
• Ad esempio, al punto C corrisponde una composizione di 70% di A e di 30 % di B;
![Page 10: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/10.jpg)
MONOVARIANZA
BIVARIANZA
INVARIANZA
Non posso cambiare indipendentemente
T e composizione: se cambio T la
composizione delle 2 fasi segue le linee
di solvus
Per avere 3 fasi
non posso
cambiare né T né
composizione
DIAGRAMMI DI STATO BINARI
Posso realizzare la
fase alfa decidendo
indipendentemente T e
composizione
![Page 11: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/11.jpg)
RIASSUNTO DELLE TRASFORMAZIONI INVARIANTI
![Page 12: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/12.jpg)
Determinare le fasi presenti al variare di temperatura, pressionDeterminare le fasi presenti al variare di temperatura, pressione e composizione di e e composizione di
un sistema un sistema
Calcolare le quantitCalcolare le quantitàà relative delle fasi presenti in un equilibrio relative delle fasi presenti in un equilibrio
Determinare la solubilitDeterminare la solubilitàà massima di un componente in un altro massima di un componente in un altro
Conoscere la temperatura di fusione delle varie fasiConoscere la temperatura di fusione delle varie fasi
DeterminareDeterminare la temperatura a cui avvengono le trasformazioni di fasela temperatura a cui avvengono le trasformazioni di fase
DIAGRAMMI DI STATO
Determinare la composizione di ogni fase Determinare la composizione di ogni fase
![Page 13: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/13.jpg)
• Determinare le fasi presenti al variare di temperatura, pressionDeterminare le fasi presenti al variare di temperatura, pressione e composizione e e composizione
di un sistema di un sistema
L
L+S
S
TfB
TfA
A (100%) B (100%)
Solo fase liquidaSolo fase liquida
Fase Fase liquida+faseliquida+fase solida solida ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒
REGIONE BIFASICAREGIONE BIFASICA
Solo fase solidaSolo fase solida
Miscibilità completa allo stato liquido e solido
![Page 14: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/14.jpg)
• Determinare le fasi presenti al variare di temperatura, pressionDeterminare le fasi presenti al variare di temperatura, pressione e composizione e e composizione
di un sistemadi un sistema
A+L
L
A+B
B+L
TfB
TfA
A (100%) B (100%)
Solo fase liquidaSolo fase liquida
Fase liquida + fase solida Fase liquida + fase solida
⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒ REGIONE BIFASICAREGIONE BIFASICA
2 fasi solide2 fasi solide
Miscibilità completa allo stato liquido, nulla allo stato solido
![Page 15: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/15.jpg)
• Determinare le fasi presenti al variare di temperatura, pressionDeterminare le fasi presenti al variare di temperatura, pressione e composizione e e composizione
di un sistemadi un sistema
α+L
L
α + β
β+L
α
β
TfB
TfA
A (100%) B (100%)
Solo fase liquidaSolo fase liquida
Fase Fase liquida+Faseliquida+Fase solida solida ⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒
REGIONI BIFASICHEREGIONI BIFASICHE
2 fasi solide2 fasi solide
1 fase solida1 fase solida
αααααααα:: solizione solida di B in A
ββββββββ: : solizione solida di A in B
Miscibilità completa allo stato liquido, parziale allo stato solido.
![Page 16: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/16.jpg)
• determinare la composizione di ogni fase (regioni monofasiche)
L
L+S
S
Composizione liquido
Composizione solido
Nelle regioni
monofasiche la
composizione è
la stessa della
lega di partenza
![Page 17: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/17.jpg)
• determinare la composizione di ciascuna fase (regioni bifasiche)
L
L+S
S
Composizione
del liquido
Composizione
del solido
�Tracciare l’isoterma di interesse - - - - - -
�Individuare i punti di intersezione di questa
linea con le curve di liquidus (•) e di solidus
(++++)
�La composizione del liquido è il valore
dell’asse delle x corrispondente
all’intersezione dell’isoterma con la linea di
liquidus
�La composizione del solido è il valore
dell’asse delle x corrispondente
all’intersezione dell’isoterma con la linea di
solidus
CURVA DI LIQUIDUS = al di sopra di essa non è presente altro che liquido
CURVA DI SOLIDUS = al di sotto di essa non è presente altro che solido
REGIONI BIFASICHE: REGOLA DELLREGIONI BIFASICHE: REGOLA DELL’’ORIZZONTALEORIZZONTALE
![Page 18: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/18.jpg)
• Calcolare le quantitCalcolare le quantitàà relative delle fasi presenti in un equilibriorelative delle fasi presenti in un equilibrio
REGIONI BIFASICHE: REGOLA DELLA LEVAREGIONI BIFASICHE: REGOLA DELLA LEVA
L
L+S
S
c
d
e
�Tracciare l’isoterma di interesse - - - - - -
�Individuare i punti di intersezione di questa
linea con le curve di liquidus (• c) e di solidus
(++++ d)
�La percentuale delle due fasi presenti in un
punto prestabilito della regione bifasica (e) è
definita dalle regola della leva:
%L = (ed/cd)*100
%S = (ce/cd)*100
![Page 19: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/19.jpg)
LIMITE DI SOLUBILITALIMITE DI SOLUBILITA’’:: massima concentrazione di atomi di
soluto che possono dissolversi nel solvente formando una soluzione
solida (dipende dalla temperatura)
At 20°C il limite di solubilitàdello zucchero nell’acqua 65%
A 80°C il limite
di solubilità dello
zucchero
nell’acqua 72%
• Determinare la solubilitDeterminare la solubilitàà massima di un componente in un altromassima di un componente in un altro
![Page 20: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/20.jpg)
MICROSTRUTTURAMICROSTRUTTURA
MICROSTRUTTURAMICROSTRUTTURA
PARAMETRI CHE PARAMETRI CHE
INFLUENZANO LA INFLUENZANO LA
MICROSTRUTTURA :MICROSTRUTTURA :
�� elementi in legaelementi in lega
�� concentrazione concentrazione
�� temperatura di temperatura di
riscaldamento/raffreddamentoriscaldamento/raffreddamento
�� velocitvelocitàà di di
riscaldamento/raffreddamentoriscaldamento/raffreddamento
SIGNIFICATO DELLA SIGNIFICATO DELLA
MICROSTRUTTURA:MICROSTRUTTURA:
��Numero delle fasiNumero delle fasi
��ProporzioniProporzioni
��DistribuzioneDistribuzione
![Page 21: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/21.jpg)
Acid solution
Water
ATTACCO ACIDO ATTACCO ACIDO
SUPERFICIALESUPERFICIALE
SUPERFICIE SUPERFICIE
LUCIDATALUCIDATA
SUPERFICIE ATTACCATASUPERFICIE ATTACCATA
![Page 22: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/22.jpg)
MISCIBILITÀ ILLIMITATASi ha miscibilità illimitata di due componenti quando questi sono completamente solubili l’uno nell’altro sia allo stato liquido che allo
stato solido.
Esempi di componenti completamente miscibili allo stato liquido sono acqua ed alcool, allo stato solido sono Cu-Ni ed Ag-Au.
Tracciando un punto sul diagramma di fase si può capire se ci si trova in un sistema monofasico liquido, in un sistema monofasico solido o in un sistema bifasico; in quest’ultimo caso, per conoscere composizione e quantitàrelative delle fasi si ricorre alla "regola regola
della levadella leva"
![Page 23: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/23.jpg)
REGOLA DELL’ORIZZONTALE E COMPOSIZIONE DELLE FASI
hk
La regola dell’orizzontale permette di trovare le composizioni delle due composizioni delle due
fasi in equilibrio allfasi in equilibrio all’’interno di una interno di una
zona bifasicazona bifasica; ; esse si leggono sull’ascissa di un diagramma di stato. Si traccia l’isoterma e vengono individuati due punti, uno sulla curva del liquidusliquidus ed uno sulla curva del
solidussolidus, Si tracciano, partendo da questi due punti, due linee verticali � vengono individuati altri due punti sull’asse delle ascisseI due punti sono contrassegnati nel diagramma dalle lettere k ed h: la k la k
rappresenta la composizione del rappresenta la composizione del
liquido liquido mentre la h rappresenta la la h rappresenta la
composizione del solidocomposizione del solido
![Page 24: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/24.jpg)
Le percentuali in peso delle fasiLe percentuali in peso delle fasi in una qualsiasi regione bi-fasica di un diagramma di stato di equilibrio possono essere calcolate utilizzando la legge della leva
LEGGE DELLA LEVA
![Page 25: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/25.jpg)
PARAMETRI CHE INFLUENZANO LA PARAMETRI CHE INFLUENZANO LA MISCIBILITAMISCIBILITA’’
ALLO STATO SOLIDOALLO STATO SOLIDO
La solubilità dipende da:
� dimensioni atomiche
� elettronegatività
� valenza
� struttura cristallina
Un esempio di solubilità completa: il
diagramma rame-nichel
CuCu
rCu= 0.128 nm
Elettronegatività
= 1.9
Valenza= +1/+2
Struttura
cristallina: FCC
NiNi
rNi= 0.125 nm
Elettronegatività
= 1.8
Valenza= +2
Struttura
cristallina: FCC
![Page 26: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/26.jpg)
ESEMPIO DI DIAGRAMMA DI STATO A COMPLETA MISCIBILITÀ:
CU-NI
COMPLETA MISCIBILITÀ ALLO STATO SOLIDO
![Page 27: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/27.jpg)
SOLIDIFICAZIONESolidificazione �
attraversamento del sistema bifasico � continue modifiche delle composizioni delle fasi liquida e solida.
Raffreddamento molto molto lentolento
T0 � stato liquido.
T1 � formazione di cristalli di soluzione solida in una matrice di liquido.
T2 � i cristalli aumentano in volume ed il liquido diminuisce.
T3 � sempre più fase solida
T4 �100% di fase solida.
Soluzioni solide che ammettono completa miscibilità
⇒ importanti nella scienza dei materiali ⇒
introduzione di atomi sostituzionali in un reticolo
cristallino ⇒ influenza su proprietà meccaniche
(resistenza), elettriche, ottiche, magnetiche.SITUAZIONE DI EQUILIBRIO !!!!SITUAZIONE DI EQUILIBRIO !!!!
![Page 28: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/28.jpg)
EVOLUZIONE DELLA MICROSTRUTTURA DURANTE LA SOLIDIFICAZIONE
Solidificazione di equilibrio di una lega di composizione 35%Ni e 65%Cu
![Page 29: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/29.jpg)
Solidificazione � attraversamento del sistema bifasico � continue
modifiche delle composizioni delle fasi liquida e solida.
EQUILIBRIOEQUILIBRIO � grani di composizione omogenea grani di composizione omogenea (diversa da
quella che aveva ciascun grano al momento della sua formazione).
NONNON--EQUILIBRIOEQUILIBRIO � grani di composizione diversagrani di composizione diversa (ciascun
grano ha una composizione vicina a quella che aveva quando si è
formato).
SOLIDIFICAZIONE 2
![Page 30: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/30.jpg)
Grani di α con composizione radiale, faccio una media
La curva solidus Si sposta verso sposta verso destradestra: sulla curva tratteggiata leggo composizione media fase α
A Te’ termina solidificazione
Regola della leva: ho più liquido del previsto rispetto alle condizioni di equilibrio.
Fenomeno della SEGREGAZIONEFenomeno della SEGREGAZIONEverso l’esterno del grano ho maggiore concentrazione del componente basso-fondente.
Al riscaldamento ho formazione liquido inattesa –> perdita integritàmeccanica. Serve ricottura di omogeneizzazione)
RAFFREDDAMENTO DI NON EQUILIBRIO
![Page 31: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/31.jpg)
Le soluzioni solide che ammettono completa miscibilitcompleta miscibilitàà sono
importanti nella scienza dei materiali perché permettono:
• Introduzione di atomi sostituzionali atomi sostituzionali in un reticolo cristallino
• Modulazione delle proprietà meccaniche (snervamento), elettriche,
ottiche, magnetiche.
INTERESSE INGEGNERISTICO PER LA COMPLETA MISCIBILITÀ
![Page 32: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/32.jpg)
In presenza di un’impurezza sostituzionale di
dimensioni inferiori rispetto agli atomi della
matrice si sviluppano sollecitazioni di tensione
sugli atomi della struttura ospite.
In presenza di un’impurezza sostituzionale di dimensioni maggiori rispetto agli atomi della matrice si sviluppano sollecitazioni di compressione sugli atomi della struttura ospite.
Rafforzamento per soluzione solida (meccanismo atomico)Rafforzamento per soluzione solida (meccanismo atomico)
![Page 33: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/33.jpg)
Miscibili nello stato liquido e
immiscibili nello stato solido:
Alla solidificazione si ottengono Alla solidificazione si ottengono
i due elementi/composti distintii due elementi/composti distinti.
Es: Bi-Cd:
Bi: struttura ortorombica (legame
metallo-covalente sul piano basale
e legame debole fra piani)
Cd:carattere metallico e struttura
esagonale compatta � Nessuna Nessuna
tendenza a fare soluzione solidatendenza a fare soluzione solida
SOLUBILITÀ NULLA (IMMISCIBILITÀ STATO SOLIDO)
Due elementi o composti possono non risultare affatto miscibili.
![Page 34: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/34.jpg)
SOLUBILITÀ LIMITATA (STATO SOLIDO)Nella zona LL:
Fase liquida Fase liquida alla concentrazione data.
Nella zona L+L+αααααααα:
Sistemi bifasici una fase liquida ed fase liquida ed
una solida una solida (α) di composizioni date
dalle intersezioni delle isoterme con le
rispettive curve di liquidus e solidus.
Nella zona L+L+ββββββββ:
IdemIdem (sostituiamo fase solida α con β)
Nelle zone αααααααα e ββββββββ:
Sistema solido Sistema solido monofasicomonofasico
(rispettivamente α e β).
Nella zona αααααααα + + ββββββββ:
Sistemi bifasiciSistemi bifasici costituiti da:
A saturo di B e B saturo di A.
Linea di Linea di SolvusSolvus
![Page 35: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/35.jpg)
A+L
L
A+B
B+L
TfB
TfA
A (100%) B (100%)
Liquidus
Solidus
Solvus
SOLUBILITA’ NULLA ALLO STATO SOLIDO
![Page 36: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/36.jpg)
α+L
L
α + β
β+L
α
β
TfB
TfA
A (100%) B (100%)
SOLUBILITA’ LIMITATA ALLO STATO SOLIDO
Liquidus
Solidus
Solvusαααααααα:: soluzione solida
di B in A
ββββββββ: : soluzione solida
di A in B
![Page 37: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/37.jpg)
A+L
L
A+B
B+L
TfB
TfA
A
(100%)
B
(100%)
α+L
L
α + β
β+L
αβ
TfB
TfA
A
(100%)
B
(100%)
TRASFORMAZIONE EUTETTICA
L ↔↔↔↔ αααα+ββββ
TRASFORMAZIONE EUTETTICA
L ↔↔↔↔ A+B
EUTETTICOEUTETTICO
![Page 38: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/38.jpg)
α+L
L
α + β
β+L
α
β
TfB
TfA
A (100%) B (100%)
Completamen
te liquido
Solidifica il primo
cristallo di αααα
L’ultima
goccia di
liquido
solidifica
come αααα
Iniziano a
formarsi
piccole
particelle di ββββ
Completamente
liquido
Eutettico: tutto il liquido
solidifica per dare due fasi
solide αααα e ββββCompletamente
liquido
Solidificail
primo cristallo
di ββββ
Il liquido
solidifica
completamente
per dare la
struttura
eutettica αααα-ββββ
![Page 39: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/39.jpg)
Un esempio di diagramma reale: Pb-Sn
![Page 40: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/40.jpg)
Esempio di diagramma di stato a miscibilità parziale: Pb-Sn.
Microstruttura a T ambiente: grani equiassici di alfa
SOLUBILITÀ LIMITATA: ESEMPIO DI RAFFREDDAMENTO (1)
![Page 41: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/41.jpg)
SOLUBILITÀ LIMITATA: ESEMPIO DI RAFFREDDAMENTO (2)
Esempio di diagramma di stato a miscibilità parziale: Pb-Sn.
Microstruttura a T ambiente: grani equiassici di alfa, più piccoli grani di beta
![Page 42: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/42.jpg)
Esempio di diagramma di stato a miscibilitàparziale: Pb-Sn.
Lega ipo-euttettica
Possiamo
calcolare con la
regola della leva:
la concentrazione
di α primario,
della struttura
eutettica,
ed ancora la
concentrazione
totale di α e β
nella struttura
SOLUBILITÀ LIMITATA: ESEMPIO DI RAFFREDDAMENTO (3) –LEGA IPOEUTETTICA
![Page 43: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/43.jpg)
Esempio di diagramma di stato a miscibilità parziale:
Pb-Sn. Microstruttura a T ambiente:
Microstruttura eutettica
SOLUBILITÀ LIMITATA: ESEMPIO DI RAFFREDDAMENTO (3) –LEGA EUTETTICA
![Page 44: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/44.jpg)
SOLIDIFICAZIONE COMPOSIZIONE EUTETTICA
![Page 45: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/45.jpg)
Esempio di diagramma di stato a miscibilità parziale: Pb-Sn. Microstruttura eutettica
Micrografia ottica,
ingrandimento 375x
Lamine scure: fase α
Lamine chiare: fase β
SOLIDIFICAZIONE COMPOSIZIONE EUTETTICA
![Page 46: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/46.jpg)
Un esempio di diagramma reale: Ag-Cu
![Page 47: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/47.jpg)
![Page 48: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/48.jpg)
![Page 49: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/49.jpg)
![Page 50: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/50.jpg)
![Page 51: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/51.jpg)
![Page 52: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/52.jpg)
![Page 53: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/53.jpg)
![Page 54: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/54.jpg)
![Page 55: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/55.jpg)
![Page 56: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/56.jpg)
![Page 57: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/57.jpg)
![Page 58: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/58.jpg)
![Page 59: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/59.jpg)
![Page 60: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/60.jpg)
![Page 61: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/61.jpg)
![Page 62: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/62.jpg)
![Page 63: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/63.jpg)
COMPOSTI EUTETTICI: un esempio nel settore trasportiCOMPOSTI EUTETTICI: un esempio nel settore trasporti
Le piastre eutettiche sono
impiegate per il trasporto e
la distribuzione di cibi
surgelati e gelati.
Il meccanismo di
funzionamento è basato sul
fatto che la soluzione interna
alle piastre presenta un
punto di fusione-
congelamento costante
(l’eutettico). Nella notte la
soluzione viene congelata e
durante il giorno sottrae
calore all’ambiente fino a
fusione.
![Page 64: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/64.jpg)
PerchPerchéé si mette il sale (si mette il sale (NaClNaCl) sulle strade ) sulle strade
in inverno per evitare la formazione di in inverno per evitare la formazione di
ghiaccio? ghiaccio?
Tmelt ice = 0°C
Tmelt NaCl= 804°C
Tmelt (ice+NaCl)= -21.3°C
![Page 65: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/65.jpg)
TRASFORMAZIONE PERITETTICA
Al raffreddamento:Al raffreddamento: αα + L + L ��������ββ
![Page 66: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/66.jpg)
TRASFORMAZIONE PERITETTICA
L
α+L
β+L
α
βα+ β
TfB
TfA
A (100%) B (100%)
Liquidus
Solidus
Solvus
TRASFORMAZIONE PERITETTICA
ββββ ↔↔↔↔ αααα+L
PUNTO PUNTO
PERITETTICOPERITETTICO
![Page 67: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/67.jpg)
• Il diagramma ècaratterizzato da una trasformazione peritettica nel corso della quale, al riscaldamento, una soluzione solida β di composizione p si trasforma, alla temperatura peritetticaTP, costante, in una soluzione solida α a massima concentrazione in B e in un liquido di composizione c.
Trasf. PERITETTICA (INVARIANTE)
ααααd + liqc ↔↔↔↔ ββββp a Tp
DIAGRAMMA DI STATO PERITETTICO
![Page 68: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/68.jpg)
L
α+L
β+L
α
βα+ β
TfB
TfA
A (100%) B (100%)
TfA
Completamente
liquido
Solidifica il primo
cristallo di αααα
αααα Reagisce
completamente con
il liquido per dare ββββ
![Page 69: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/69.jpg)
• Se si raffredda un liquido di composizione M alla temperatura T1 si separa il primo cristallo di α di composizione b.
RAFFREDDAMENTO COMPOSIZIONE IPO-PERITETTICA
![Page 70: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/70.jpg)
•Fra T1 e TP la composizione del solido α e del liquido variano lungo le linee bd e ac.
•A TP ha luogo la trasformazione peritettica nel corso della quale tutto il liquido c reagisce con parte di α
(di composizione d)
per dare la soluzione solida β di composizione p. β
α + β
β
β + liq.
α + liq.
RAFFREDDAMENTO COMPOSIZIONE IPO-PERITETTICA 2
![Page 71: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/71.jpg)
•Scomparsa l’ultima goccia di liquido la temperatura riprende a scendere e le composizioni delle fasi α e βvariano lungo le linee df e pg.
•Alla temperatura dell’ascissa la percentuale di fase αè data da Mg/fg·100 e la percentuale della fase β è data da fM/fg·100.
RAFFREDDAMENTO COMPOSIZIONE IPO-PERITETTICA 3
![Page 72: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/72.jpg)
•Se si raffredda un liquido di composizione D si separa per primo, alla temperatura T2 , un cristallo di fase α di composizione h.
•Alla temperatura TP
tutta la fase α reagisce con parte del liquido c per dare la fase β di composizione peritettica p.
β
RAFFREDDAMENTO COMPOSIZIONE IPER-PERITETTICA
![Page 73: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/73.jpg)
•Scomparsa la fase α la temperatura riprende a scendere finché, alla temperatura T3, tutto il sistema è solidificato sotto forma di fase β.
RAFFREDDAMENTO COMPOSIZIONE IPER-PERITETTICA 2
![Page 74: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/74.jpg)
Soluzioni Solide Intermedie:Soluzioni Solide Intermedie:
Non si trovano agli estremi del diagramma di stato, ma al centro e
presentano struttura cristallina diversa da quella degli elementi puri e
composizione variabile entro un certo range.
ALTRE FASI: SOLUZIONI INTERMEDIE
![Page 75: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/75.jpg)
Composti Intermetallici Composti Intermetallici � Nel caso in cui le due sostanze siano
metalli.
ALTRE FASI: COMPOSTI INTERMEDI
Hanno composizione fissa e gli atomi disposti in modo ordinato
La possibilitLa possibilitàà di esistenza delle soluzioni solide intermedie e dei di esistenza delle soluzioni solide intermedie e dei
composti dipende da fattori dimensionali, di valenza, di composti dipende da fattori dimensionali, di valenza, di
concentrazione elettronica, di elettronegativitconcentrazione elettronica, di elettronegativitàà..
Composti con elementi interstiziali.Composti con elementi interstiziali.Contengono metalli + atomi di piccole dimensioni (H , B , C , N) in posizione
interstiziale.
Presentano alcune caratteristiche metalliche come lucentezza e conduttività, ma
presentano legami covalenti (elevata durezza e l'alto punto di fusione).
Sostanza: TiC ZrC NbC TaC TiN ZrN NbN TaN
Temperatura di fusione: °C 3150 3530 3500 3900 2940 2980 2200 3087
![Page 76: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/76.jpg)
COMPOSTO A FUSIONE CONGRUENTE
Congruente Congruente �������� Il liquido che si forma alla fusione ha la stessa Il liquido che si forma alla fusione ha la stessa
composizione del solido di partenzacomposizione del solido di partenza
Un compostocomposto si differenzia da una soluzione solida perché ad esso corrisponde una formula chimica ben definitaformula chimica ben definita
![Page 77: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/77.jpg)
Esempio di diagramma di stato con composto a fusione congruente: diagramma Mg-Pb
COMPOSTO A FUSIONE CONGRUENTE 2
![Page 78: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/78.jpg)
COMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE
![Page 79: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/79.jpg)
•Se si raffredda un liquido di composizione M alla temperatura T1 cominciano a separarsi cristalli di B di deposizione primaria; il processo continua fino alla temperatura TP mentre la composizione del liquido raggiunge il punto a.
SOLIDIFICAZIONE conCOMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE
![Page 80: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/80.jpg)
•A TP costante tutto il liquido di composizione a reagisce con una parte del solido B per dare il composto AmBn; a trasformazione conclusa sono presenti le due fasi solide AmBn e B.
•La percentuale di AmBn è data da [MB/(AmBnB)]·100; quella di B da [(AmBnM)/(AmBnB)]·100.
SOLIDIFICAZIONE conCOMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE 2
![Page 81: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/81.jpg)
•Se si raffredda un liquido di composizione D alla temperatura T2
comincia a formarsi B solido che , alla temperatura TP, reagisce tutto con una parte del liquido di composizione a per dare il composto AmBn.
SOLIDIFICAZIONE conCOMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE 3
![Page 82: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/82.jpg)
•Conclusa la trasformazione, il liquido a e il solido AmBn sono presenti nelle seguenti proporzioni: percentuale di liquido a = fp/ap·100; percentuale di solido AmBn = af/ap·100.
SOLIDIFICAZIONE conCOMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE 4
![Page 83: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/83.jpg)
•Tra la temperatura TP e quella eutettica TE , dal liquido continua a separarsi il composto AmBnmentre la composizione del liquido varia lungo la curva aE.
SOLIDIFICAZIONE conCOMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE 5
B
![Page 84: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/84.jpg)
•Alla temperatura TE, costante, dal liquido eutettico di composizione E si separano contemporaneamente cristalli fini (lamellari/globulari) di A e di AmBn.
SOLIDIFICAZIONE conCOMPOSTO A FUSIONE INCONGRUENTE 6
B
![Page 85: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/85.jpg)
DIAGRAMMI DI STATO REALI:DIAGRAMMI DI STATO REALI:
IL DIAGRAMMA FERROIL DIAGRAMMA FERRO--CARBONIOCARBONIO
![Page 86: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/86.jpg)
![Page 87: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/87.jpg)
TRASFORMAZIONE EUTETTOIDICATRASFORMAZIONE EUTETTOIDICA
![Page 88: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/88.jpg)
EUTETTOIDE EUTETTOIDE –– solidificazionesolidificazione
![Page 89: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/89.jpg)
LEGA IPOLEGA IPO--EUTETTOIDICA EUTETTOIDICA –– solidificazionesolidificazione
![Page 90: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/90.jpg)
LEGA IPERLEGA IPER--EUTETTOIDICA EUTETTOIDICA –– solidificazionesolidificazione
![Page 91: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/91.jpg)
DIAGRAMMI DI STATO REALI: BRONZI
![Page 92: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/92.jpg)
CURVE DI RAFFREDDAMENTOCURVE DI RAFFREDDAMENTO
A+L
L
A+B
B+L
TfB
TfA
A
(100%)
B
(100%)
COMPONENTE PURO (e.g. A)COMPONENTE PURO (e.g. A)
T
Time
TRASFORMAZIONE DI FASE
![Page 93: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/93.jpg)
CURVE DI RAFFREDDAMENTOCURVE DI RAFFREDDAMENTO
A+L
L
A+B
B+L
TfB
TfA
A
(100%)
B
(100%)
LEGA IPOLEGA IPO--EUTETTICAEUTETTICA
T
Time
BREAK
![Page 94: diagrammi di stato - corsiadistanza.polito.itcorsiadistanza.polito.it/corsi/pdf/01BOEDN/diagrammi_di_stato.pdf · DIAGRAMMA DI STATO: grafico nel quale vengono descritte quante e](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022021910/5c457e7493f3c34c416eebad/html5/thumbnails/94.jpg)
CURVE DI RAFFREDDAMENTOCURVE DI RAFFREDDAMENTO
A+L
L
A+B
B+L
TfB
TfA
A
(100%)
B
(100%)
LEGA EUTETTICALEGA EUTETTICA
T
Time
TRASFORMAZIONE EUTETTICA