Elementi di metallurgia - NOINAVI

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Elementi di metallurgia

Tecnologie
Diagrammi di "solvus"
descrivono il comportamento delle sostanze
 
  • pure,
  • miscugli.
 
Durante i passaggi di stato, indicano
 
  • le fasi,
  • la composizione e
  • la quantità.
 Sono a pressione costante.

Definizioni:
  • Sistema: porzione di materia in esame;
  • Fase: porzione di materia chimicamente e fisicamente omogenea delimitata da superfici di separazione ben definite;
  • Sostanza pura: porzione di materia con un solo componente chimico;
  • Miscuglio: porzione di materia costituito da due o più sostanze pure.

Trasformazione dell'acqua in funzione della temperatura e della pressione
(considerazioni con l'aumento della temperatura)
  • A pressione atmosferica, il ghiaccio si trasformerà in acqua a 0°C, per poi trasformarsi in vapore saturo a 100°C;
  • ad una pressione inferiore all'atmosferica, il ghiaccio si scioglierà un poco sopra lo 0°C, mentre si trasformerà in vapore a pressioni inferiori ai 100°C. Nel campo navale si sfrutta quest'ultima caratteristica per aumentare il rendimento della produzione di acqua distillata. Uno o più eiettori provvedono a ridurre la pressione negli  "evaporatori" o "distillatori"
  • a pressione superiore all'atmosferica, il ghiaccio si scioglierà a temperature leggermente inferiori allo 0°C, mentre l'ebollizione avverrà a temperature ben sopra i 100°C.Nel campo navale si sfrutta quest'ultima caratteristica per aumentare il rendimento della produzione del vapore nelle caldaie.
Stato acqua
Diagrammi TTT dell'acqua a pressione ambiente: Trasformazione Temperatura  Tempo.
L'acqua è una sostanza "pura".
Durante i passaggi di stato la temperatura si mantiene costante.
Nel passaggio da uno stato inferiore ad uno superiore sarà necessario somministrare l'energia sotto forma di calore
TTT
1) Soosta termica 100°C
2) sosta termica 0°C
3) calore sensibile
4) calore latente
5) stato solido
6) solido-liquido
7) stato liquido
8) liquido-aeriforme
9) aeriforme

Sostanza pura
Comportamento del piombo puro al variare della temperatura
Stati piombo
Diagramma TTT di un miscuglio

Il miscuglio non percorre il cambiamento di stato come le sosrtanze pure

La soluzione solidifica a temperatura più bassa (curva  tratti)
miscuglio
Diagrammi di wquilibrio
in rosso le regioni monofasiche
in giallo le regioni bifasiche
L regione liquida bifasica
Fasi
Lega omogenea
Completa miscibilità allo stato solido (Cu-Ni)

La fusione del miscuglio, avrà luogo entro valori di temperature sino ad una temperatura limite in cui tutto il solido sarà fuso.
Inizio della fusione del componente con temperatura di fusione più  bassa.
Reticolo CFC cubico a facce centrate (1).
1) Solido
2) liquido
3) liquido e fase altofondente
4) Curva solidus
5) curva liquidus
6) Cu, bassofondente
7) Ni, altofondente

Completa immiscibilità allo stato solido
Lega eterogenea
Caratterizzata dal punto triplice "E" cui i due metalli fondono alla temperatura più bassa e vi è una triplice presenza di fasi liquide. Raffreddando lentamente si otterrà la lega eutettica.
sotto l0orizzontale di eutettico si avranno, a sinistra della verticale della lega di eutettico, cristalli di eutettico e cristalli di alluminio; a destra cristalli di eutetico cristalli di stagno.

1) Solido,
2) liquido,
3) orizzontale eutetico,
4) EUTETICO,
5) curva liquidus Sn,
6) Curva liquidus Al,
7) tempertura di fusione del Sn,
8)Temperatura di fuione di Al.
Solvus completo
Non miscibilita
La soluzione solidifica a temperatura più bassa (curva  tratti)
Miscibilità parziale
piombo stagno
Miscibilità parziale allo stato solido piombo stagno
Questo diagramma comprende i due precedenti ed aggiunge la fase solida monofase sia di Pb che di Sn
Diagramma ferro carbonio
Di fatto è un diagramma ferro cementite:  Fe- Fe3C (tre  atomi di ferro ed un atomo di carbonio).
Fe3C carburo di ferro è un composto metastabile, ovvero l'atomo di carbonio tende a separarsi da Fe3, con formazione di Fe3 e grafite, ma in un tempo estremamente lungo.
orecchie d0asino
Contenuto di carbonio:
  • C <0,77% acciaio ipoeutettoide,
  • C = 0.77% acciaio eutettoide,
  • 0,77%< C < 2,06% acciaio iperutettoide,
  • C> 2,11% ghisa

Punti notevoli del diagramma di stato Fe-C
Sono quelli che presentano tre fasi contemporaneamente (punti tripli)
  • Punto eutettoide “S”, 0,77% di C e 727°C;
  • Punto eutectico “C”, 4,30% di C e 1147°C;
  • Punto peritettico “J” 0,17% di C e 1493°C.
L’ aumento della percentuale di carbonio nella lega causa:
  1. aumento di resistenza a trazione, durezza, fusibilità,
  2. diminuzione di resilienza, allungamento, saldabilità, fucinabilità.
8Resilienza: energia che può essere assorbita nel campo delle deformazioni plastiche)
Fe alfa
Ferro α
 
Ferrite (Fe alfa) curva di solvus GPQ.
 
Reticolo Cubico a Corpo Centrato (CCC)
 
Sino 911°C (entro triangolQPG)
 
770°C temp Curie
CCC
Reticolo CFC
Il reticolo Cubico a Corpo Centrato è composto da due atomi (a sinistra);
Il reticolo Cubico a Facce Centrate, proprio del ferro γ  è composto da quattroatomi (a destra).
Ferro gamma
Austenite (Fe γ)
Cubico Facce Centrate
Sino 1394°C ferro γ
delimitata dalla curva di solvus JN, GS, SE e dalla curva di solidus EJ

Fe delta
Ferro δ
 
Cubico Corpo Centrato
 
Sino a 1538°C
 
Ferro δ
 
linee di solidus HA e di solvus HN

Temperatura di fusione Fe puro1538°C, 0,0%C
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