KURZUS: Mérnöki anyagismeret
MODUL: Fémek és ötvözetek egyensúlya
11. lecke: Az ötvözet fogalma, fajtái
| |||
A tartalom feldolgozása a következő követelmények teljesítését segíti: | |||
| |||
![]() | Az ötvözet fogalma | ||
A legalább látszatra egynemű jelző kizárja az egymást olvadt állapotban sem oldó elemeket (pl. vas és ólom). A fémes természet, pedig a jó vezető képességet, a fémes fényt stb. jelenti. |
| ||
Pl. vas, réz, alumínium stb. |
| ||
Ötvöző Pl. a vasalapú ötvözetekben a szén, vagy a króm, nikkel, az alumíniumban a szilícium stb. |
| ||
Szennyező Pl. az acélokban a réz mennyisége nem csökkenthető, csak kis réztartalmú alapanyaggal összekeverve "hígítva" lehet a káros hatását csökkenteni. A kén vagy foszfor, mennyisége csökkenthető, de minél kisebb mennyiséget akarunk elérni az acél annál drágább. |
| ||
![]() | Az ötvözetek szerkezete, fázisai | ||
Az ötvözet előállításakor a folyékony alapfémben az olvadt ötvözőfém atomjaira bomlik és így keveredik az alapfém atomjaival. Az oldat teljes megdermedésekor létrejövő szerkezet jellemző az ötvözetre, és abban háromféle szilárd halmazállapotú fázis fordulhat elő. Ezek: | |||
| |||
Ezek a kristályos fázisok előfordulhatnak önállóan, mint egy fázisú szövetelemek, de alkothatnak egymással kétfázisú heterogén szövetelemeket is (eutektikum, eutektoid). | |||
Szilárd oldat | |||
A szilárd oldat olyan oldat jellegű fázis, melynek alkotói közösen építik fel a rácsszerkezetet. A szilárd oldat rácsszerkezete mindig megegyezik az oldó fém rácsszerkezetével. | |||
Az ötvözőfém atomjai az oldó fém rácsába kétféleképpen illeszkedhetnek be. | |||
| |||
| |||
repeat unit = elemi cella Beékelődéses szilárd oldatot csak a kisméretű elemekkel jöhet létre. Ilyenek a H, a C a N, az O és a B. |
| ||
![]() | ![]() Az ábrán a sötét színű körök jelentik az alapfém atomokat, itt a Cu, réz (copper), a fehér körök pedig az ötvözőt. Az a. ábrán látható, hogy a Zn, zink (zinc) atomok a rácspontokon helyezkednek el. A b ábra a kisméretű fehér színű beékelődő atomot mutatja.(interstitial = intersztíciós azaz beékelődő) | ||
Az oldódás lehet: | |||
| |||
| |||
![]() | ![]() Figyelje meg, hogy az egyenes egyik végpontjában az A fém 100% a B 0%, míg a másik végpontban az A 0%, a B pedig 100%. Az egyenes az összes lehetséges összetételt mutatja. Korlátlan oldódás esetén az egyenes minden pontja értelmezve van. | ||
Pl. a Fe és a C, Al és a Si stb. |
| ||
| |||
![]() | ![]() Az ábrán pirossal jelöltük meg azt a koncentráció tartományt, amelyben van oldódás. A szilárd oldat megállapodás szerinti jelölése általában az oldó fémnek megfelelő görög betű pl. A fémben oldott B jele . | ||
Azok a fémek, amelyek nem elégítik ki a korlátlan oldódás valamennyi feltételét, csak bizonyos koncentrációig oldják egymást. Szintén csak korlátozott lehet a beékelődéses szilárd oldat is. | |||
Fémvegyület | |||
Fémtermészetű elemek a nemfémes vagy az átmeneti metalloid elemekkel, az elektrokémiai sorban távol álló elemek egymással, a nagyon különböző olvadáspontú fémek egymással gyakran alkotnak vegyület jellegű fázisokat. | |||
Fémvegyületnek, vagy intermetallikus fázisnak olyan két vagy többalkotós kristályos fázist nevezünk, melynek alkotói közös kristályrácsba illeszkednek be, de ez a rácsszerkezet független az alkotók rácsszerkezetétől. A vegyület fáziskoncentrációjának határai mindig a két vagy többalkotós rendszer belsejébe esik. Összetétele legtöbbször állandó, mint a kémiai vegyületeké, és egy pont pl. AmBn jelzi. | |||
A fémvegyületek általában kemények, ridegek. | |||
Fajtái: | |||
| |||
Az ötvözet alkotói nem oldják egymást | |||
Ha az ötvözet alkotói nem oldják egymást szilárd állapotban az ötvözetrendszerben megjelenik az eutektikum | |||
![]() | ![]() Megjegyzés: az eutektikum magyarázatát a 13. leckében találja meg! |
Ellenőrző kérdések | |||||||||||
Jelölje be az egy helyes megoldást! | |||||||||||
1. Milyen feltételek mellett jöhet létre két fém között korlátlan oldódás, és milyen szövetelem képződik?
![]() | |||||||||||
2. Mi jellemzi a fémvegyületeket?
![]() | |||||||||||
3. A és B azonos rácsszerkezetű, azonos vegyértékű fémek. A két atom átmérője 10%-al tér el egymástól. Milyen szilárd fázis jelenik meg a két fém ötvözetében?
![]() | |||||||||||
4. Vizsgálja meg az alábbi állítások helyességét!
![]() |