گذار فاز: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
جز ربات ردهٔ همسنگ (۳۰.۱) +مرتب (۱۴.۹ core): + رده:پدیدههای فیزیکی |
ویژگی پیوندهای پیشنهادی: ۱۰ پیوند افزوده شد. برچسبها: ویرایشگر دیداری ویرایش همراه ویرایش از وبگاه همراه وظیفه تازهوارد پیشنهادی: افزودن پیوند |
||
خط ۱:
{{بهبود منبع}}
[[پرونده:گذار فاز.png|جایگزین=این نمودار مراحل گذار فازهای مختلف را نشان می دهد.|بندانگشتی]]
'''تغییر فاز''' عبارتست از انتقال یک سیستم [[ترمودینامیک]]ی از یک فاز یا [[حالت ماده]] به حالتی دیگر توسط [[انتقال گرما]]. این نام بیشتر برای تعریف گذر ماده بین جامد، مایع و گاز، و به ندرت برای پلاسما نیز استفاده می‌شود. فاز یک [[سامانه ترمودینامیکی|سیستم ترمودینامیکی]] و حالت ماده خواص فیزیکی یکنواختی دارا می‌باشد. در طی یک تغییر فاز محیط برخی مشخصات محیط، به صورت ناممتد بر اثر تغییر برخی از شرایط خارجی مانند دما، فشار، یا دیگر خواص تغییر می‌کند. برای مثال مایع ممکن است در اثر گرمایش تا [[نقطه جوش]] تغییر فاز داده و به گاز تبدیل شود، که در نتیجه آن حجم آن بسیار افزایش می‌یابد. تغییرات فاز به‌طور گسترده در طبیعت انجام می‌شود و در فناوری‌های گوناگون نیز از تغییرات فاز بهره گرفته شده‌است.
به‌طور عمده دو نوع‌گذار فاز وجود دارد:
خط ۱۹:
=== دلیل مطالعه تبدیل (استحاله) فازها چیست؟ ===
توسعه و ایجاد برخی [[خواص مکانیکی مواد|خواص مکانیکی]] مطلوب در یک ماده اغلب در اثر استحاله فازها ناشی از [[عملیات حرارتی]] امکانپذیر است. وابستگی زمانی و دمایی برخی از استحاله‌های فازی به سادگی در نمودارهای فازی اصلاح شده ارائه شده‌است.
=== مقدمه ===
خواص مکانیکی و سایر مشخصه‌های بسیاری از مواد به [[ریزساختار]] آن‌ها بستگی دارد که اغلب در اثر استحاله فازها ایجاد می‌شود.
=== استحاله فازها در فلزات ===
یکی از دلایل همه‌کاره بودن مواد فلزی، قرار گرفتن در گستره وسیعی از خواص مکانیکی است که می‌توان با روش‌های مختلفی آن را تنظیم کرد یا تغییر داد. سه مکانیزم استحکام دهی ریز کردن اندازه دانه، استحکام دهی [[محلول جامد]] و [[کرنش سختی]] از جمله آن روش‌ها است.
توسعه ریزساختار در آلیاژهای تک فاز و دوفاز معمولاً با برخی استحاله‌های فازی یعنی تغییر در تعداد یا مشخصه فازها همراه است. به دلیل آنکه بسیاری از استحاله‌های فازی به صورت آنی اتفاق نمی‌افتد توجه خاصی به وابستگی پیشرفت واکنش به زمان یا نرخ استحاله می‌شود.<sub>[Transformation rate]</sub>
=== مفاهیم اساسی ===
استحاله فازهای مختلفی در فرآوری مواد مطرح می‌باشند و معمولاً شامل تغییرات ریزساختاری هستند. به این دلیل، این استحاله‌ها به سه گروه تقسیم می‌شوند. در یک گروه، استحاله ساده وابسته به نفوذ قرار دارد که طی آن هیچ تغییری در تعداد یا ترکیب فازهای موجود ایجاد نمی‌شود. این استحاله‌ها شامل انجماد فلزات خالص، استحاله‌های آلوتروپی و [[تبلور مجدد]] و رشد دانه است.
در نوع دیگری از استحاله وابسته به نفوذ، برخی تغییرات در ترکیبات فازی و اغلب در تعداد فازهای موجود صورت می‌گیرد، ساختار نهایی حاوی دو فاز می‌باشد.
سومین نوع استحاله، فاقد نفوذ است و در آن یک فاز [[شبه‌پایداری|شبه پایدار]] تولید می‌شود. استحاله مارتنزیتی که در برخی آلیاژهای فولادی صورت می‌پذیرد در این گروه قرا می‌گیرد.
=== سینتیک استحاله فازها ===
خط ۴۰:
=== حالات شبه پایدار و تعادلی در استحاله‌های فازی ===
استحاله‌های فازی می‌توانند در اثر تغییر در دما، ترکیب و فشار خارجی در سیستم‌های آلیاژی فلزی ایجاد شوند؛ البته تغییرات دمایی با استفاده از عملیات حرارتی، آسان‌ترین روش جهت ایجاد استحاله فازها است. این امر به منزله عبور از یک مرز فازی در [[نمودار فازی]] ترکیب- دما به هنگام سرمایش یا گرمایش یک آلیاژ با ترکیب معین است.
در حین استحاله فازی، آلیاژ می‌تواند به یک حالت پایدار دست یابد که این حالت توسط نمودار فازی و برحسب فازهای تولیدی، ترکیبشان و مقادیر نسبی آن‌ها مشخص می‌شود. بسیاری از استحاله‌های فازیبه زمان محدودی جهت تکمیل فرایند نیاز دارند و سرعت یا نرخ دگرگونی نیز در ارتباط میان عملیات حرارتی و توسعه ریزساختار نقش مهمی ایفا می‌کند. یکی از محدودیت‌های نمودارهای فازی، عدم توانایی آن‌ها در مشخص کردن زمان لازم جهت رسیدن به تعادل است.
نرخ رسیدن به تعادل برای سیستم‌های جامد آنقدر آهسته است که ساختارهای تعادلی واقعی به ندرت حاصل می‌شود. وقتی استحاله‌های فازی در اثر تغییرات دمایی ایجاد می‌شود، شرایط تعادلی تنها در حالتی حفظ می‌شود که گرمایش یا سرمایش در نرخ‌های بسیار آهسته و غیرعملی انجام می‌شود. در مواردی غیر از سرمایش تعادلی، دگرگونی‌ها به سمت دماهای پایین‌تر می‌روند اما در گرمایش جابجایی به سمت دماهای بالاتر است. این پدیده‌ها به ترتیب فوق تبرید و فوق گداز<sub>[Superheating]</sub> نامیده می‌شود و میزان هر یک به نرخ تغییر دما بستگی دارد؛ هرچه سرعت گرمایش یا سرمایش بیشتر باشد، فوق تبرید یا گرمایش نیز بیشتر است. برای مثال در نرخ‌های سرمایش معمولی، واکنش یوتکتوید آهن- کربن به حدود ۱۰ تا ۲۰ درجه سانتی گراد کمتر از دمای دگرگونی تعادلی منتقل می‌شود.
| |||