Perytektyka

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)[1][2].

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.

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).

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).

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).

Przykłady

Zobacz też

Przypisy

  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. 

Media użyte na tej stronie

Perytektyka z układu Fe-Fe3C.JPG
Autor: Romary, Licencja: CC BY-SA 3.0
Przemiana perytektyczna w układzie podwójnym Fe-C