Perytektyka

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Fragment wykresu równowagi fazowej w układzie żelazo–węgiel obejmujący perytektykę (austenit γ zawierający 0,53%C w temperaturze 1495 °C)

Perytektyka (perytektyk) – składnik strukturalny stopów, faza powstająca w wyniku przemiany fazowej, która w układzie dwuskładnikowym zachodzi z udziałem fazy ciekłej (L) i dwóch faz stałych. W warunkach izobarycznych ten trójfazowy układ jest zerozmienny (reguła faz). Drugi rodzaj kryształów (perytektyka) powstaje w wyniku fazowej przemiany kryształów pierwszego rodzaju, zwykle na ich powierzchni. Przemiana perytektyczna kończy się, gdy układ odzyskuje jeden stopień swobody – zanika jedna z faz (ciecz lub pierwszy rodzaj kryształów) albo obie fazy wyjściowe (w punkcie perytektycznym).

Nikiel (Ni, łac. niccolum) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Został odkryty w roku 1751 przez szwedzkiego chemika, Axela Cronstedta. W 1804 r. otrzymano go po raz pierwszy w stanie czystym. Przed naszą erą był używany w stopach z miedzią i cynkiem.Eutektyka (eutektyk, mieszanina eutektyczna) – mieszanina dwóch lub więcej faz o określonym składzie, która wydziela się z roztworów ciekłych w określonej temperaturze, zwanej temperaturą eutektyczną. Mieszanina jest produktem przemiany eutektycznej. Nazwa wywodzi się z greckiego słowa eutektos, co znaczy łatwo topliwy.

W najlepiej znanym przypadku równowagi fazowej w układzie żelazo-węgiel przemiana perytektyczna zachodzi w temperaturze 1495 °C (TP) w zakresie małych stężeń 0,09–0,53% C.

W pierwszym okresie krystalizacji stopów zawierających więcej niż 0,09% C, lecz mniej niż 0,17% C, z fazy ciekłej krystalizuje ferryt (faza α). Jeżeli proces jest prowadzony wolno (równowagowo), kryształy tej fazy są stosunkowo duże i zawierają niewiele defektów. W miarę krystalizacji zmniejsza się ilość cieczy i jej skład (wzrasta udział węgla). W miarę obniżania się temperatury stopniowo wzrasta ilość węgla w niewielkich przestrzeniach międzywęzłowych ferrytu.

Eutektoid (eutektoida, mieszanina eutektoidalna) - drobnokrystaliczna mieszanina dwóch lub więcej faz przypominająca budową mieszaninę eutektyczną, ale powstała w stanie stałym .Defekty struktury krystalicznej – niedoskonałości kryształów polegające na punktowym lub warstwowym zerwaniu regularności ich sieci przestrzennej. Defekty występują praktycznie we wszystkich rzeczywistych kryształach. Wynikają one z natury procesu krystalizacji.

W temperaturze TP ilość węgla w fazie α osiąga wartość graniczną 0,09% C. Na powierzchni kryształów tej fazy pojawiają się drobne kryształy austenitu (faza γ), który charakteryzuje się większą rozpuszczalnością węgla. Powstaje perytektyka. Proces przebiega w stałej temperaturze (2 składniki, 3 fazy, zero stopni swobody). Stopniowo rośnie ilość fazy γ, a zmniejsza się ilość cieczy (L). Przemiana perytektyczna kończy się w chwili, gdy znika faza ciekła. Od tej chwili temperatura stopu zaczyna spadać. Punkt na wykresach fazowych przemieszcza się w dół przez obszar współistnienia faz α i γ. W tym okresie stopniowo zmniejsza się ilość pierwotnych kryształów fazy α, które ulegają przemianie w drobne i zdefektowane kryształy austenitu (γ).

Wykres fazowy (diagram fazowy) – dla różnych faz pozostających w stanie równowagi – zależność składu danej fazy od składu innej fazy; wykres taki zawiera informację na temat obszarów lub punktów współistnienia, w których istnieją jednocześnie różne fazy.Stal – stop żelaza z węglem, plastycznie obrobiony i obrabialny cieplnie, o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,10%, co odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w żelazie (dla stali stopowych zawartość węgla może być dużo wyższa). Węgiel w stali najczęściej występuje w postaci perlitu płytkowego. Niekiedy jednak, szczególnie przy większych zawartościach węgla, cementyt występuje w postaci kulkowej w otoczeniu ziaren ferrytu.

W pierwszym okresie krystalizacji stopów zawierających więcej niż 0,17% C, lecz mniej niż 0,53% C, z fazy ciekłej również krystalizuje ferryt (faza α) o uporządkowanej sieci krystalicznej. W temperaturze TP, analogicznie jak w poprzednim przypadku, powstaje perytektyka. Zmniejsza się ilość cieczy (L) i względny udział pierwotnej fazy α w ogólnej masie kryształów. Przemiana perytektyczna kończy się w chwili, gdy faza α znika. Od tej chwili temperatura stopu zaczyna spadać. Punkt na wykresach fazowych przemieszcza się w dół przez obszar współistnienia faz L i γ (krystalizacja austenitu z fazy ciekłej).

Nadprzewodnictwo – stan materiału polegający na zerowej rezystancji, jest osiągany w niektórych materiałach w niskiej temperaturze.Przemiana perytektyczna – odwracalna przemiana fazowa, w wyniku której przy chłodzeniu z cieczy i fazy stałej o składzie perytektycznym wydziela się nowa faza stała (perytektyka). Dla określonych układów o danym składzie chemicznym zachodzi w konkretnej temperaturze, zwanej perytektyczną.

Szczególnym przypadkiem jest krystalizacja stopów, w których zawartość węgla wynosi 0,17%. Początek krystalizacji jest analogiczny jak w przypadkach opisanych powyżej. Powstawanie perytektyki w temperaturze TP kończy się w chwili, gdy znikają obie fazy pierwotne (α i L). Pozostaje perytektyczny, drobnoziarnisty austenit, którego dalsze chłodzenie przebiega bez ograniczeń związanych z przemianami fazowymi (przejście od układu zerozmiennego do obszaru o 2 stopniach swobody).

Przemiana fazowa (przejście fazowe) – proces termodynamiczny, polegający na przejściu jednej fazy termodynamicznej w drugą, zachodzący w kierunku zapewniającym zmniejszenie energii swobodnej układuStop żelaza z węglem – stopy, w których węgiel rozpuszczany jest w żelazie. Węgiel może występować w nich w postaci węgla czystego – grafitu, roztworu stałego w sieci krystalicznej ferrytu lub austenitu albo jako węglik żelaza, np. Fe3C, zwanego cementytem.

Przykłady[ | edytuj kod]

  • żelazonikle
  • stale
  • stopy aluminium
  • stopy miedzi
  • nadstopy na bazie niklu
  • magnesy trwałe (np. magnes neodymowy Nd2Fe14B1)
  • nadprzewodniki (np. nadprzewodniki metali ziem rzadkich RE1Ba2Cu3Ox)
  • półprzewodniki (np. CdTe-In2Te3)
  • Zobacz też[ | edytuj kod]

  • eutektyka
  • eutektoid
  • perytektoid
  • Przypisy[ | edytuj kod]

    1. Encyklopedia techniki. T. Metalurgia. Katowice: Wydawnictwo "Śląsk", 1978, s. 459. (pol.)
    2. Materiały dydaktyczne Politechniki Szczecińskiej Struktury stopów według układu równowagi żelazo – węgiel (pol.). W: Przedmiot: Podstawy nauki o materiałach II (Tworzywa Metaliczne) [on-line]. Politechnika Szczecińska, Instytut Inżynierii Materiałowej, Zakład Metaloznawstwa i Odlewnictwa. [dostęp 2016-03-15].; bibliografia: St. Rudnik: Metaloznawstwo. Warszawa: PWN, 1996. (pol.), St. Prowans: Materiałoznawstwo. Warszawa: PWN, 1997. (pol.), K. Przybyłowicz: Metaloznawstwo. Warszawa: WNT, 1996. (pol.), K. Wesołowski: Metaloznawstwo i obróbka cieplna. Warszawa: WNT, 1981. (pol.)
    3. R. Abbaschian, L. Abbaschian, R. E. Reed-Hill: Physical Metallurgy Principles. Stamford, USA: Cengage Learning, 2009. ISBN 978-0-495-08254-5.
    4. M. Sumida. Growth Analysis of Banded Microstructure Formed during Directional Solidification of Peritectic Alloys. „Materials Transactions”. 45 (2), s. 388-391, 2004. DOI: 10.2320/matertrans.45.388. 
    5. T. Volkmann, J. Gao, D. M. Herlach. Direct crystallization of the peritectic Nd2Fe14B1 phase by undercooling of bulk alloy melts. „Applied Physics Letters”. 80 (11), 2002. DOI: 10.1063/1.1461430. 
    6. M. Sumida, T. Umeda. Numerical modeling for peritectic solidification of RE123 high Tc oxide superconductors. „Metallurgical and Materials Transactions A”. 32 (3), s. 595-604, 2001. DOI: 10.1007/s11661-001-0076-z. 
    7. D. F. O'Kane, D. R. Mason. Semiconducting Properties of Peritectic Compounds from the Pseudo-binary System of CdTe-In2Te3. „Journal of the Electrochemical Society”. 110 (11), s. 1132-1136, 1963. DOI: 10.1149/1.2425605. 
    Stopy aluminium – tworzywa metaliczne otrzymane przez stopienie aluminium z jednym lub większą liczbą metali (bądź z niemetalami), celowo wytworzone dla uzyskania żądanych właściwości.Magnes neodymowy – magnes trwały (magnes stały) wytwarzany ze związku neodymu, żelaza i boru Nd2Fe14B. Produkowany jest metodami metalurgii proszków czyli prasowania sproszkowanych komponentów w polu magnetycznym w podwyższonej temperaturze. Magnesy te wytwarzają bardzo silne pole magnetyczne, co przekłada się na dużą siłę przyciągania. Ich temperatura Curie wynosi od 310 do 330 °C.




    Warto wiedzieć że... beta

    Nadstopy (superstopy, superstopy żaroodporne) – grupa materiałów na bazie żelaza, niklu i kobaltu, cechujących się wysoką żaroodpornością, wytrzymałością i odpornością na pełzanie w wysokich temperaturach, dobrą stabilnością powierzchniową i odpornością na korozję i utlenianie. Nadstopy mają zazwyczaj austenityczną strukturę krystaliczną fcc. Rozwój nadstopów polegał głównie na chemicznych i procesowych innowacjach, a jego główną siłą napędową był i jest nadal przemysł lotniczy i energetyczny. Typowe zastosowanie to np. łopatki turbinowe dla wysokotemperaturowych części silników odrzutowych i turbin gazowych.
    Obszar współistnienia – zestaw współrzędnych (fazowych) na wykresie fazowym, dla których współistnieją jakieś konkretne fazy (2 lub więcej). Współrzędnymi na wykresie fazowym są tzw. wielkości intensywne, jak ciśnienie, temperatura, stężenie.
    Żelazonikiel – skrót używany w chemii FeNi. Jest to stop złożony z żelaza i niklu. Jest stopem ferromagnetycznym (reaguje na magnes) tak jak obydwa jego składniki. Jest często stosowany do bicia monet. Przykładem jest moneta o nominale 10 000 złotych "200. rocznica Konstytucji 3 Maja" z 1991 roku. Wytwarza się z niego również rdzenie małych przekaźników, które są stosowane w układach elektronicznych.
    DOI (ang. digital object identifier – cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego) – identyfikator dokumentu elektronicznego, który w odróżnieniu od identyfikatorów URL nie zależy od fizycznej lokalizacji dokumentu, lecz jest do niego na stałe przypisany.
    Faza termodynamiczna – jednolita część układu fizycznego, oddzielona od innych powierzchniami międzyfazowymi, zwanymi granicami faz, na których zachodzi skokowa zmiana własności fizycznych lub chemicznych. Najprostszym przykładem zawsze odrębnych faz są jednorodne ciała będące w różnych stanach skupienia (np. woda i lód, woda i para wodna). I tak:
    Reguła faz lub reguła faz Gibbsa – zależność obowiązująca dla każdego układu będącego w równowadze termodynamicznej, łącząca liczbę faz w układzie, liczbę składników niezależnych oraz liczbę stopni swobody:
    Metale ziem rzadkich (pierwiastki ziem rzadkich) – nazwa zwyczajowa rodziny 17 pierwiastków chemicznych, w skład której wchodzi 15 lantanowców (lantan, cer, prazeodym, neodym, promet, samar, europ, gadolin, terb, dysproz, holm, erb, tul, iterb i lutet) oraz skand i itr, które współwystępują w minerałach zawierających lantanowce i mają podobne właściwości chemiczne. Stanowią siódmą część wszystkich pierwiastków występujących w naturze. Spotykane są zazwyczaj w formie węglanów, tlenków, fosforanów i krzemianów. Jako pierwszy zawierający pierwiastki z tej grupy (m.in. cer, itr, żelazo, krzem) został odkryty minerał gadolinit w kopalni w szwedzkim Ytterby, która to miejscowość dała nazwę licznym spośród nich.

    Reklama