METALLOGRÁFIA (fémfizika) ÖTVÖZETEK TÍPUSAI

Az ÖTVÖZET (szilárd oldat !) létrejöttének ALAPFELTÉTELE: a két fém folyékony állapotban elegyet alkosson (oldja egymást)! (Az ALUMÍNIUM és az ÓLOM például fajsúly szerint elkülönül, nem alkotnak elegyet.) ÖTVÖZETTÍPUSOK I. II. A két fém SZILÁRD állapotban NEM oldja egymást A két fém SZILÁRD állapotban IS oldja egymást Dermedés közben az alapfém és az ötvöző KÜLÖN-KÜLÖN KRISTÁLYOKAT képeznek. Egyensúlyi összetételnél ez finomeloszlású keveréket jelent. Dermedés közben a kristályokat közösen építik fel: VEGYESKRISTÁLYOKAT alkotnak. II./a II./b KORLÁTOLT mértékben KORLÁTLANUL

I. Szilárd állapotban NEM oldják egymást Az alapfém és az ötvöző külön kristályosodik (pl.: ón-bizmut) ÓN-kristályok BIZMUT-kristályok Az Sn – Bi ötvözet 56 %-os bizmut tartalomnál (Sn=44%) EGYENSÚLYI összetételt jelent. Ilyenkor a két fém kristályai finomeloszlású keveréket alkotva „párhuzamosan” alakulnak ki

A KÜLÖN KRISTÁLYOSODÁS esetei (Sn – Bi ötvözet) oC 3 271 1 2 231 C 135 Bi % 100 25 50 56 75 1./ 56 % ötvöző esetén EGYENSÚLYI állapot áll fenn, az ÓN és a BIZMUT „párhuzamosan” és ÁLLANDÓ hőmérsékleten (135 fok C) dermed, finomeloszlású keveréket: EUTEKTIKUMOT alkotva. Az eutektikus összetételű ötvözet jól önthető. 2./ Az eutektikus összetételnél nagyobb ötvöző-tartalomnál az ÖTVÖZŐ kezd kristá- lyosodni. Hűlés közben a folyadékrész alapfém-tartalma relatíve dúsul, mígnem eléri az eutektikus összetételt. Ekkor további hűlés nélkül finomeloszlású keverék is kialakul. 3./ Az eutektikus összetételnél kisebb ötvöző-tartalomnál az ALAPFÉM kezd kristá- lyosodni. Hűlés közben a folyadékrész ötvöző-tartalma relatíve dúsul, mígnem eléri az eutektikus összetételt. Ekkor további hűlés nélkül finomeloszlású keverék is kialakul.

Sn Bi Sn Bi A KÜLÖN KRISTÁLYOSODÁS esetei (Sn – Bi ötvözet) oC 271 folyadék állapot 231 Sn + ömledék C ömledék + Bi 135 E U T E K T I K U M létrejötte ÁLLANDÓ HŐMÉRSÉKLETEN EUT Sn + EUTEKTIKUM + EUTEKTIKUM Bi Bi % műhelyhőmérsékleti szövetszerkezet műhelyhőmérsékleti szövetszerkezet 50 56 100 25 75 Bármely összetétel esetén kristály-kiválások közben a FOLYADÉK-rész összetétele az EUTEKTIKUS (egyensúlyi) összetétel felé tolódik. Amikor azt eléri, az addig kivált kristályok mellett a maradék EUTEKTIKUMMÁ alakul (finomeloszlású keverék). Az EUTEKTIKUM mindig az ötvözetre jellemző, ugyanazon az ÁLLANDÓ HŐMÉRSÉKLETEN jön létre (Sn-Bi ötvözetnél: 135 fok C-on). A közel eutektikus összetételű ötvözetek azért ÖNTHETŐK jól, mert a lehető legalacsonyabb hőmérsékleten, és kis hőközön dermednek. (elhúzódásveszély: min.)

II. Szilárd állapotban IS oldják egymást Az alapfém és az ötvöző közösen építik fel a VEGYESKRISTÁLYOKAT HELYETTESÍTÉSES módon BEÉKELŐDÉSES módon

II. Szilárd állapotban IS oldják egymást Az alapfém és az ötvöző közösen építik fel a VEGYESKRISTÁLYOKAT HELYETTESÍTÉSES módon BEÉKELŐDÉSES módon Pl.: g Fe – Ni a Fe – Cr Ni - Cu Feltételek: 1./ Az alapfém- és az ötvöző-ionok hasonló méretűek legyenek. 2./ Mindkét összetevő hasonló rendszerben kristályosodjon (lapközepesek, vagy térközepesek)

II. Szilárd állapotban IS oldják egymást Az alapfém és az ötvöző közösen építik fel a VEGYESKRISTÁLYOKAT HELYETTESÍTÉSES módon BEÉKELŐDÉSES módon Pl.: g Fe – Ni a Fe – Cr Ni - Cu Pl.: Fe - C Feltételek: 1./ Az alapfém- és az ötvöző-ionok hasonló méretűek legyenek. 2./ Mindkét összetevő hasonló rendszerben kristályosodjon (lapközepesek, vagy térközepesek) Feltétel: Az ötvöző ion lényegesen kisebb méretű legyen, mint az alapfémé. Ez a HŐKEZELÉSEK alapja !

II./a az alapfém az ötvözőt KORLÁTLAN mértékben oldja oC Ni – Cu ötvözet 1453 folyékony állapot pépes állapot 1083 Cu % 25 50 75 VEGYESKRISTÁLYOK épülnek fel

II./a az alapfém az ötvözőt KORLÁTLAN mértékben oldja oC Ni – Cu ötvözet 4 1453 folyékony állapot pépes állapot 1083 szilárd állapot VEGYESKRISTÁLYOS szövetszerkezet Cu % 25 50 75

Ni-Cu Ni-Cu II./a az alapfém az ötvözőt KORLÁTLAN mértékben oldja oC Ni – Cu ötvözet 1453 folyékony állapot Ni-Cu vegyeskristály szilárd állapot + ö m le d é k Ni-Cu 1083 vegyeskristály műhelyhőmérsékleti szövetszerkezet Cu % 25 50 75 A vegyeskristály HOMOGÉN, ezért képlékenyen jól alakítható szövetszerkezet

II./b az alapfém az ötvözőt KORLÁTOLT mértékben oldja oC ötv. Alap fém folyékony állapot ötvözőkristály vegyeskristály + ömledék + ömledék E U T E K T I K U M képződése EUT S Z I L Á R D á l l a p o t Ötv. % 11 23 25 50 75 100 52% EUT. összetétel A KORLÁTOLT oldóképesség értelmezése (az állapotábra adataival): Az ALAPFÉM MEGDERMEDÉSKOR max. 23 % ötvözőt képes oldatban tartani, azaz max. 23 % ötvözővel alkot VEGYESKRISTÁLYT. A többi ötvöző a vegyeskristály mellett EUTEKTIMUKOS összetételt alakít ki. A hőmérséklet csökkenésével az oldóképesség egyre kisebb lesz, műhelyhőmérsék- leten 11 % -ra csökken. A felesleges ötvözőnek ki kell válnia a már szilárd anyagban !

II./b az alapfém az ötvözőt KORLÁTOLT mértékben oldja oC 3 ötv. 2 4 1 Alap fém folyékony állapot ötvözőkristály vegyeskristály + ömledék + ömledék E U T E K T I K U M képződése EUT EUT 23 Ötv. % 11 25 50 52 %EUT. összetétel 75 100 Az 1.-2.-3. ötvözetjelző vonalak tartományában DERMEDÉS a „két fém szilárd álla- potban NEM oldja egymást” esetnek megfelelően történik, de az EUTEKTIKUS össze- tételnél kevesebb ötvözőnél nem az alapfém, hanem VEGYESKRISTÁLY válik ki. A 4. ötvözetjelző vonal tartományában a DERMEDÉS a „két fém szilárd állapotban korlátlanul oldja egymást” esetnek megfelelően történik. A 11% ötvöző-tartalom alatt a vegyeskristályok műhelyhőmérsékleten is oldatba tartják az összes ötvözőt. 11%-23%-52% között SZILÁRD állapotban IS történnek változások ……

II./b az alapfém az ötvözőt KORLÁTOLT mértékben oldja oC 3 ötv. 2 4 5 1 Alap fém folyékony állapot ötvözőkristály vegyeskristály + ömledék + ömledék E U T E K T I K U M képződése EUT EUT Ötv. % 11 23 25 50 75 100 EUT. összetétel Ha az ötv.tart. > 11 % és dermedéskor VEGYESKRISTÁLY keletkezett (52 % alatt), akkor a hűlés folyamán a 11% fölötti ötvözőmennyiség az alapfém oldóképességé- gének csökkenése miatt „kiszorul” a vegyeskristályokból. Az így kidiffundáló ötvöző a vegyeskristályokból kialakult KRISZTALLITOK határára kerül, és mintegy „hálószerűen” veszi azokat körbe. Ez a MÁSODLAGOS (szekunder) ötvöző-kiválás! 11% - 23% közötti szöv.szerk. műh.hőm.-en: VEGYESKRISTÁLY + SZEKUNDER ötvöző. 23% - 52 % közötti szöv.szerk. műh.hőm.-en: VEGYESKRIST.+ EUTEKT. + SZEK. ötvöző.

V É G E