استحاله دگرشکلی: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
بدون خلاصۀ ویرایش |
|||
خط ۳:
استحاله دگرشکلی انواعی دارد که به بررسی آنها میپردازیم:
=== '''[[گذار فاز|1.تحولات فاز]]''' ===
بیشتر مواد موجود در جهان در سه حالت مختلف از جمله جامد ، مایع و گاز وجود دارد. فاز پایدار یک ماده در حالت جامد به خصوصیات مختلف ترمودینامیکی از جمله حجم ، فشار و دما بستگی دارد. اگر هر یک از این مقادیر ترمودینامیکی تغییر کند ، [[انرژی آزاد گیبس]] سیستم نیز تغییر خواهد کرد. گفته می شود اگر این تغییر در انرژی آزاد باعث تغییر در ساختار ماده شود ، تحول فاز اتفاق می افتد. چنین تحول فازی تنها در صورتی اتفاق می افتد که ساختار فاز جدید منجر به انرژی آزاد کمتر شود. فازی که دارای حداقل انرژی آزاد تحت مجموعه خاصی از شرایط ترمودینامیکی باشد ، فاز تعادل خواهد بود.
تبدیل فاز در مواد را می توان به دو حالت عمده که تبدیل همگن و ناهمگن است ، توصیف کرد [2]. تحولات همگن در کل حجم ماده به طور همزمان اتفاق می افتد در حالی که تبدیلات ناهمگن در مناطق مختلف با گذشت زمان اتفاق می افتد. طبقه بندی بیشتر تبدیل فاز را می توان تحت این دو حالت اصلی انجام داد. تحولات ناهمگن شامل یک هسته و روند رشد است. این فرآیند هم برای تبدیل مایع به جامد و هم برای برخی تبدیلات جامد به جامد اتفاق می افتد. دگرگونی های ناهمگن جامد به جامد را نیز می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد که شامل رشد فعال شده گرمایی و رشد گرمایی است. تبدیلاتی که از طریق حرارت فعال می شوند را تبدیل های نفوذی می نامند. این تحولات انتشار اکثر تغییرات فازی را که در حالت جامد اتفاق می افتد تشکیل می دهد و تقریباً می توان آنها را به پنج گروه مختلف تقسیم کرد: (الف) واکنش های بارشی ، (ب) تحولات یوتکتوئید ، (ج) واکنش نظم / بی نظمی ، (د) عظیم تحولات و (ه) تحولات چند شکلی [3]. درک پایداری فاز و تحولات فاز در علم مواد ضروری است زیرا همه خواص هر ماده به ترکیبات فاز آن بستگی دارد. با این حال ، این بخش بر روی نیروهای محرک و نمونه هایی از تحولات چند شکلی تمرکز خواهد کرد
خط ۱۵:
[[پرونده:نمودار استحاله.jpg|وسط|قاب|شکل1:تغیر آنتالپی (H) و انرژی آزاد (G) با درجه حرارت برای فازهای جامد و مایع یک فلز خالص]]
به عنوان نمونه،فلز آهن را به طور جداگانه می آوریم:
=== [[دگرشکلی‌های آهن|آلوتروپ های Fe]] ===
سیستم های بسیاری وجود دارد که تغییرات آلوتروپیک را نشان می دهند. اکثر آنها روند مشابهی دارند که در دمای پایین آلوتروپ بسته بندی شده نزدیک (hcp یا fcc) و در دمای بالا آلوتروپ ساختار بازتر (bcc) دارند. شاید مهمترین آلوتروپ در صنعت، آهن باشد. آهن خالص هنگام در نظر گرفتن فشار اتمسفر دارای سه آلوتروپ متفاوت است. این شامل مراحل η ، α و δ است. فاز α در زیر 911 درجه سانتیگراد وجود دارد و دارای ساختار بلوری bcc است. پس از گرم شدن بیش از 911 درجه سانتیگراد ، به فرم fcc به نام η-Fe تغییر می کند. این تغییر شکل آلوتروپیک نقش بسزایی در عملیات حرارتی و پردازش اکثر فولادها دارد بنابراین مهمترین تحول در این سیستم است. همانطور که η-Fe در دمای بالاتر از 1392 درجه سانتیگراد گرم می شود ، دوباره یکبار دیگر به شبکه مشبک تغییر می کند. این آلوتروپ با دمای بالا به عنوان فاز δ شناخته می شود. سرانجام آهن در دمای 1536 درجه سانتیگراد ذوب می شود. این دگرگونی ها و دمای تحولات در چرخه گرمایش و خنک کننده شماتیک نشان داده شده در شکل 2 نشان داده شده است [4].
| |||