PERITEKTIČKI FAZNI DIJAGRAM STANJA

Peritektička kristalizacija se dešava pri mnogo višim temperaturama u odnosu na eutektičku kristalizaciju. Ona se često dešava kod dvokomponentnih dijagrama stanja, koje grade hemijski elementi različitih tipova kristalne rešetke i temperatura topljenja. Zbog visoke temperature, kinetika kristalizacije je veoma brza, tako da kao rezultat ove kristalizacije se dobijaju kristali sa jako izraženim hemijskim raslojavanjem.

V I IV

Dijagram karakteriše peritetktička tačka (na ovom dijagramu tačka P), peritektička prava ili peritektala (na dijagramu linija F-P-E) i temperatura Tp, na kojoj se odvija proces kristalizacije.

U peritektičkoj reakciji čvrsta i tečna faza formiraju, pri hlađenju, jednu novu čvrstu fazu, kako to i pokazuje jednačina:

temperatura Tp

tečna faza R + α čvrsta faza β čvrsta faza

Kod ove vrste kristalizacije na peritektičkoj temperaturi dolazi do prekristalizacije, tj. prestaje kristalizacija jedne vrste kristala i nastaju sasvim novi kristali, a sve uz pomoć rastopa. Svako jednofazno polje se spaja sa peritektalom samo u jednoj tački, sa određenom koncentracijom. Tačka P odgovara koncentraciji faze koja nastaje sa peritektičkom reakcijom. Peritektička reakcija za svoj tok zahtjeva velika koncentracijska pomjeranja unutar α kristala mješanaca. U mikrostrukturi peritektičke legure zbog brzog hlađenja dobijamo nehomogene kristale koji u jezgru sadrže α fazu, a rubovi se sastoje iz β faze, jer se kristalizacija ne izvrši do kraja. Otuda i ime samoj reakciji: peritektikum = okolo građen kristal.

- 1 -

Šematski to izgleda ovako:

Solidus liniju predstavlja linija D-P-F-C, a likvidus liniju predstavlja linija D-E-C.

Kod peritektičkih legura možemo razlikovati tri vrste legura: peritektičke, podperitektičke i nadperitektičke.

Očvršćavanje peritektičkih legura

Peritektička legura siječe likvidus liniju u tački 1, kad temperatura rastopa padne na T1. S tim rastop postaje nestabilan i izlučuje se čvrsta faza α. Prilikom hlađenja količina kristala mješanaca α raste. Sastav tekuće faze R se pomjera duž likvidus linije od 1 do E, sastav čvrste faze α se mijenja uzduž solidus linije od α1 do F. Peritektička reakcija nastaje na temperaturi Tp, gdje reaguje preostali rastop R i primarno izlučena faza sastava α. Ovdje imamo optimalan količinski odnos rastopa R i kristala mješanaca α, gdje se pri peritetktičkoj reakciji sav rastop potroši u transformaciju α u β. Pri peritektičkoj reakciji se oslobađa toplota.

F-PKoličina tečne faze, koja ulazi u reakciju, može se izraziti: ——— .

F-EP-E

Količina faze α iznosi: ——— .F-E

Suprotno od legure sa tačno eutektičkim sastavom, kod legura sa peritektičkim sastavom imamo primarno izlučivanje faze prije karakteristične reakcije.

- 2 -

Krivulja hlađenja pokazuje odgovarajući zastoj.

Hlađenjem legure II kristalizacija počinje u tački 1, izdvajanjem prvih α mješanaca. Padom temperature količina rastopa se smanjuje, a količina kristala α mješanaca se povećava. Peritektička temperatura predstavlja temperaturu na kojoj se ima maksimalna rastvorljivost atoma metala B u kristalnoj rešeci kristala α mješanaca. Zbog toga, ispod te temperature više nije moguća kristalizacija α mješanaca, već počinje kristalizacija β mješanaca, koji se pojavljuju na granicama već postojećih α mješanaca. Rast β mješanaca ide na račun tečne faze. Pored toga, kristali β mješanaca nastaju neposredno iz tečne faze. Konačna struktura je β mješanaca + α mješanci.

- 3 -

Kod legure III kristalizacija počinje u tački 1 na likvidus liniji, izdvajanjem prvih α mješanaca. Kada temperatura padne do temperature peritektičke reakcije , α-mješanci dosežu maksimalnu rastvorljivost atoma metala B. Prestaje kristalizacija α-mješanaca, dolazi do prekristalizacije i peritektičkom reakcijom iz rastopa i α mješanaca nastaju novi kristlali: β mješanci. Kako je rastop u velikoj količini, daljim padom temperature nastavlja se kristalizacija β mješanaca, a njihov sastav se mijenja po solidus liniji. Kristalizacija završava u tački 3 i ispod te temperature imamo samo kristale β mješance.

Za legure koje se nalaze između P i E, karakterističan je višak rastopa da bi se izvršila transformacija kristala α mješanaca u kristale β mješanaca., nego taj višak očvrsne na solidus liniji u kristale β mješance.

Kod legure IV, kristalizacija počinje u tački 1, a završava se u tački 2 izlučivanjem kristala β mješanaca.

- 4 -

Kod legure V, u tački 1 počinje kristalizacija α mješanaca, a u tački 2 završava.

Legure IV i V kristaliziraju slično legurama koje kristaliziraju po dijagramu potpune rastvorljivosti u tečnom i čvrstom stanju.

Za podperitetkičke legure od P do E karakteristično je postojanje viška rastopa koji je potreban da bi se izvršila prekristalizacija, a za nadperitetktičke legure karakterističan je manjak rastopa potrebnog za prekristalizaciju α u β, pa je kod ovih legura konačna struktura α+β.

Veoma važno je napomenuti da je peritektička reakcija trofazna reakcija čiji je cilj da prilikom hlađenja dvije faze sa strogo određenom koncentracijom na određenoj temperaturi pređu u novu fazu. Jasno, ta reakcija ima uticaj na krivulje hlađenja, kao i na njihovu mikrostrukturu.

Na peritektičkom dijagramu može se primjeniti pravilo poluge.

M O N

MO NOQr = —— 100% Qα = —— 100% MN MN

- 5 -

EUTEKTOIDNI DIJAGRAM STANJA

Eutektoidni dijagram stanja sličan je eutektičkom uz bitnu razliku što se kod njega radi o kristalizaciji u čvrstom stanju, tj. prekristalizaciji. Područje egzistencije homogenih kristala mješanaca se rasteže od solidus temperature do najnižih temperatura. Neki slučajevi kristala mješanaca egzistiraju samo na visokim temperaturama i prilikom hlađenja na na nekoj temperaturi izotermno se raspadaju u dvije različite vrste kristala, što se naziva eutektoidna reakcija:

γ ( α + β )

Ova reakcija bi odgovarala eutektičkoj reakciji ako bi umjesto faze γ bio homogeni rastop R. Eutektoidnom reakcijom nastali kristali α i β imaju različit sastava i kristalnu strukturu od kristala γ . Ovu reakciju nazivamo eutektoidni raspad kristala mješanaca, a nastalu mikrostrukturu kao eutektoid.

Razlika između eutektičkog i eutektoidnog raspada rastopa i eutektoidnog raspada kristala mješanaca jeste u difuziji. Pri eutektoidnoj reakciji fazna promjena napreduje pomoću difuzije u čvrstom stanju, međutim kod eutektičke ona teče u rastopu. Zbog relativno male brzine difuzije atoma u čvrstim fazama, eutektoidne reakcije su sklone podhlađivanju.

Razlikujemo nadeutektoidne i podeutektoidne legure.

Jedan od mogućih opštih oblika eutektoidnog dijagrama stanja prikazan je na slici.

- 6 -