2109101 วัสดุในงานว...
TRANSCRIPT
2
โลหะผสมโลหะหลัก + ธาตุผสม (+ ธาตุมลทิน)
Base Metal + Alloying Elements (+ Impurities)
เชนเหล็กกลา = Fe + C + Mn + Si + P + S
อะลูมิเนียมหลอ = Al + Si + Mg + Cu + Fe
เหล็กกลาไรสนิม = Fe + Cr + Ni + C; Cr > 13%
3
โลหะผสมธาตุผสม ทําใหสมบัติทางกลเปลี่ยน – โดยทั่วไป ทําใหโลหะผสมแข็งแรงขึ้นกวาโลหะบริสุทธิ์, ความเหนียวลดลง
สมบัติทางกายภาพเปลี่ยน
อุณหภูมิสําคัญตาง ๆ เปลี่ยน
4
ระบบของโลหะผสมระบบ- สวนของวัสดุ/สสาร ภายใตเงื่อนไขที่แนนอน (ความดัน, อุณหภูมิ)
องคประกอบ (Component)- สวนผสมพื้นฐานที่มาประกอบเปนระบบ
เฟส (Phase)- Homogenous Distinct Portion ของระบบ
9
เฟสในโลหะโลหะบริสุทธิ์ (Pure Metal) รวมทั้งอันยรูปตาง ๆ
สารละลายของเหลว (Liquid Solution)
สารละลายของแข็ง (Solid Solution)แบบแทรก (Interstitial Solid Solution)
แบบแทนที่ (Substitutional Solid Solution)
10
เฟสในโลหะสารละลายของแข็งแบบแทรก (Interstitial Solid Solution)
แบบแทนที่ (Substitutional Solid Solution)
11
เฟสในโลหะสารประกอบเชิงโลหะ, สารประกอบ
เชน Fe3C, CuAl2, AgCd
อาจเขียนดวยสัญลักษณอักษรกรีก เชน α, β, ε,γ เปนตน
Ag Cd
(Ag) (Cd)AgCd(β), Ag5Cd8(δ), AgCd3(ε)
100% Ag 0% Ag0% Cd 100% Cd
12
ตัวแปรของระบบไดแก ความดัน, อุณหภูมิ และ สวนผสมของระบบ
สวนผสมของระบบ ระบุโดยสัดสวนโดยปริมาณของแตละองคประกอบ
Fe-1.0%C, Al-7.0wt%Si
15
ระบบสององคประกอบ(Binary System)
โดยทั่วไป โลหะผสม มักสนใจที่ความดันคงที่
ตัวแปรคือ อุณหภูมิ และสวนผสมขององคประกอบใดองคประกอบหนึ่ง
A+B บอกสวนผสมเปน %B
17
• Rule 1: If we know T and Co, then we know:--the # and types of phases present.
• Examples:A(1100,60):
1 phase: αB(1250,35):
2 phases: L+α
Cu-Niphase
diagram
Adapted from Fig. 9.2(a), Callister 6e.(Fig. 9.2(a) is adapted from Phase Diagrams of Binary Nickel Alloys, P. Nash (Ed.), ASM International, Materials Park, OH, 1991).
จํานวนและชนิดของเฟส
18
• Rule 2: If we know T and Co, then we know:--the composition of each phase.
• Examples:
wt% Ni20
120 0
130 0
T(°C)
L (liquid)
α (solid)L + α
liquidus
solidus
30 40 50
TA A
DTD
TBB
tie line
L + α
433532CoCL Cα
Cu-Ni system
At TA: Only Liquid (L) CL = Co ( = 35wt% Ni)
At TB: Both α and L CL = Cliquidus ( = 32wt% Ni here) Cα = Csolidus ( = 43wt% Ni here)
At TD: Only Solid ( α) Cα = Co ( = 35wt% Ni )
Co = 35wt%Ni
Adapted from Fig. 9.2(b), Callister 6e.(Fig. 9.2(b) is adapted from Phase Diagrams of Binary Nickel Alloys, P. Nash (Ed.), ASM International, Materials Park, OH, 1991.)
สวนผสมของเฟสที่ปรากฏ
21
โลหะผสมยูเทกติกสององคประกอบB: max. solubility of Ag in Cu
G: max. solubility of Cu in Ag
E: min. melting Temperature= EutecticEutectic T.Eutectic C.
22
L + α200
T(°C)
Co, wt% Sn10
2
200Co
300
100
L
α
30
L: Cowt%Sn
αL
α: Cowt%Sn
α + β
400
(room T solubility limit)
TE(Pb-Sn System)
• Co < 2wt%Sn• Result:
--polycrystal of α grains.
Adapted from Fig. 9.9,Callister 6e.
MICROSTRUCTURESIN EUTECTIC SYSTEMS-I
23
• 2wt%Sn < Co < 18.3wt%Sn• Result:
--α polycrystal with fineβ crystals.
E
α: Cowt%SnL + α
200
T(°C)
Co, wt% Sn10
18.3
200Co
300
100
L
α
30
L: Cowt%Sn
α + β
400
(sol. limit at T )
TE
2(sol. limit at Troom )
Lα
αβ
Pb-Snsystem
Adapted from Fig. 9.10,Callister 6e.
MICROSTRUCTURESIN EUTECTIC SYSTEMS-II
24
L + α200
T(°C)
Co, wt% Sn20 400
300
100
L
α
60
L: Cowt%Sn
α + β
TE
α: 18.3wt%Sn
β
0 80 100
L + β
CE18.3 97.861.9
183°C
β: 97.8wt%Sn160 µm
Micrograph of Pb-Sn eutectic microstructure
• Co = CE• Result: Eutectic microstructure
--alternating layers of α and β crystals.
Pb-Snsystem
Adapted from Fig. 9.11,Callister 6e.
Adapted from Fig. 9.12, Callister 6e.(Fig. 9.12 from Metals Handbook, Vol. 9, 9th ed., Metallography and Microstructures, American Society for Metals, Materials Park, OH, 1985.)
MICROSTRUCTURESIN EUTECTIC SYSTEMS-III
Eutectic คือ L S1+S2เย็นรอน
25
L + α200
T(°C)
Co, wt% Sn
20 400
300
100
L
α
60
L: Cowt%Sn
α + β
TE
β
0 80 100
L + β
Co18.3 61.9
Lα
Lα
primary α
97.8
SS
RR
eutectic αeutectic β
Pb-Snsystem
• 18.3wt%Sn < Co < 61.9wt%Sn• Result: α crystals and a eutectic microstructure
Adapted from Fig. 9.14,Callister 6e.
MICROSTRUCTURESIN EUTECTIC SYSTEMS-IV
เหนือ TE เล็กนอย= L+αใต TE เล็กนอย= α+β
26
MICROSTRUCTURESIN EUTECTIC SYSTEMS-IV
ต.ย โครงสรางจุลภาค Pb-50%Sn มี αprimary crystal + Eutectic Structure
28
ระบบที่มีสารประกอบ (Intermediate Phase)
สารประกอบ Mg2Siหลอมเปนของเหลวโดยตรง= congruent phase transformation
29
การแปลงเฟสแบบเพอริเทคติค(Peritectic Phase Transformation)
สารประกอบ Au2Biไมหลอมเปนของเหลวโดยตรง= incongruent phase transformation
Peritectic คือ L+S1 S2เย็นรอน
30
การแปลงเฟสแบบเพอริเทคติค(Peritectic Phase Transformation)
δ(0.09%C) + L(0.53%C)↔γ(0.17%C)
ระบบเหล็ก-คารบอนหรือในที่นี้ หมายถึง เหล็กกลา (Steel)
Fe %C
31
การแปลงเฟสที่อุณหภูมิคงที่แบบตาง ๆ
Peritectic คือ L+S1 S2เย็นรอน
Eutectic คือ L S1+S2เย็นรอน
Peritectoid คือ S1+S2 S3เย็นรอน
Eutectoid คือ S1 S2+S3เย็นรอน