DIAGRAMA CU SOLUBILITATE NELIMITATA A COMPONENTILOR I N S TA R E L I C H I D A S I S O L I D A

Sistemele de aliaje adopta, in conditii de echilibru, acea stare care asigura aliajului energia minima la fiecare compozitie.

Solubilitatea reciproca totala a componentilor atat in stare lichida, cat si solida, se realizeaza cand toti factorii solubilitatii sunt favorabili si se formeaza serii izomorfe de solutii solide.

Diagrama se traseaza, redand in cooordonate temperatura-compozitie, compozitiile fazei solide si lichide (determinate cu ajutorul tangentei comune trasate pe curbele energiei libere la temperaturi variabile) la diverse temperaturi; curba ce reda compozitiile de echilibru ale fazei lichide se numeste curba liquidus. La toate temperaturile si compozitiile situate deasupra curbei, aliajele sunt monofazice si anume solutie lichida de compozitia aliajului, ca in figura 4.2.

Fig.4.2 Diagrama de echilibru fazic cu solubilitate totala a componentilor si curbe de racire pentru aliaje reprezentative.

Curba ce reda compozitiile de echilibru ale fazei solide la orice temperatura se numeste curba solidus; la toate temperaturile si compozitiile punctelor aflate in aria cuprinsa intre curba liquidus si solidus, aliajele sunt bifazice, alcatuite din lichid si solutie solida.

Concentratia acestor faze in echilibru poate fi apreciata cu ajutorul regulii orizontalei care spune ca aceasta este data de abscisa punctelor de intersectie a unei orizontale de temperatura T, cu curbele liquidus cl si solidus cs.

Aplicata la temperatura T1, aceasta regula determina ca se afla in echilibru in aliaj, faza lichida de compozitie cl si solutie solida de concentratie c. La o temperatura data, in intervalul de transformare a lichidului in solutie solida,

proportia acestor faze in echilibru si de compozitie fixa cl si c, care intra in alcatuirea aliajului se calculeaza cu ajutorul regulii segmentelor inverse (regula parghiei).

Aceasta regula precizeaza urmatoarele: cantitatea procentuala a uneia dintre faze se obtine raportand segmentul opus (in raport cu compozitia fazei respective) la suma segmentelor. Segmentele se determina pe orizontala de temperatura de punctele care reprezinta compozitia aliajului si compozitiile fazelor.

Proportia fazelor in echilibru variind liniar cu compozitia (variatie stabilita ca mai sus) poate fi apreciata prin intermediul diagramelor Tamman, constuctie grafica trasata sub diagrama de echilibru ca un dreptunghi avand baza egala cu axa de concentatie a diagramei; ea poate fi trasata prin similitudine si ca variatie liniara a constituentilor dintr-un domeniu de compozitie, similare celor ce se vor studia pentru diagramele urmatoare.

Cunoscand diagrama de echilibru fazic se pot trasa curbe de racire pentru oricare aliaj, prin aplicarea legii fazelor.Transformarile fazice, adica schimbarea de varianta, conduce la modificari ale formei curbei de racire. Recristalizarea incepe la Ti prin formarea primului cristal de solutie solida si se termina la Tf prin epuizarea ultimei picaturi de lichid, ca in figura 4.2.

S o l i d i f i c a r e a s o l u t i i l o r s o l i d e i n c o n d i t i i d e e c h i l i b r u s i i n a f a r a a c e s t e i a

Cand schimburile de caldura cu exteriorul se fac in cantitati extrem de mici echivaland cu o racire lenta, solidificarea se produce la echilibru. Pe parcursul cristalizarii compozitia solutiei lichide variaza continuu dupa curba liquidus a diagramei. Compozitia cristalelor de solutie solida variaza continuu pe curba solidus.

Aceste modificari continue de compozitie a fazelor pe parcursul solidificarii se realizeaza prin difuzie, astfel ca la echilibru compozitia globala a aliajului solidificat este aceasi cu cea a lichidului din care provine si egala in toate cristalele. In conditii practice omogenizarea compozitionala prin difuzie a lichidului este posibila, dar nu este posibila cea a cristalelor formate; acestea vor fi neomogene chimic, aparand o segregatie primara de tip dendritic, ca in figura 4.3.

Eliminarea acestei neomogenitati se face printr-o reincalzire tratament numit recoacere de omogenizare. Tratamentul se executa la temperaturi foarte inalte apropiate de temperatura liniei solidus; daca se atinge aceasta temperatura pelicula exterioara a dendritei cu compozitia f se topeste. Oxigenul din atmosfera va penetra rapid pelicula si va produce o oxidare interna (arderea.aliajului).

Fig. 4.3 Solidificarea dendritica in conditii reale a unui aliaj Cu-Ni de tip solutie solida

1