Lezione sui Diagrammi di Fase

Introduzione ai Diagrammi di Fase

• I diagrammi di fase descrivono le trasformazioni allotropiche dei materiali in funzione di variabili fisiche.
• Importanza delle definizioni di fase e sistema.

Cos'è una Fase?

• Fase: regione omogenea di un sistema con variabili intensive omogenee (es. cristallino, composizione chimica, densità).
• Sistema omogeneo: composto da una sola fase.
• Sistema eterogeneo: composto da due o più fasi, con variazione di almeno una variabile intensiva all'attraversamento delle superfici di separazione.

Esempio di Sistema Eterogeneo

• Miscuglio acqua e olio: due fasi distinte (acqua e olio) che possono essere mescolate o separate.

Concetto di Costituente Strutturale

• Costituente strutturale: fase o insieme di fasi che influenzano il comportamento macroscopico del sistema.

Teorema di Gibbs e Varianza

• Teorema di Gibbs: calcola la varianza (numero di parametri modificabili senza cambiare il numero di fasi).
• Formula della varianza: V = C + F - P
  • C: componenti indipendenti (elementi chimici).
  • F: fattori fisici (tipicamente 1 per la temperatura).
  • P: numero di fasi presenti.

Diagramma di Fase e Trasformazioni Allotropiche

• I diagrammi di fase sono termodinamici e validi solo in condizioni di equilibrio.
• Variazioni di fase osservate durante raffreddamenti lenti.
• Arresto termico: diminuzione di agitazione termica durante la solidificazione.

Rappresentazione di un Diagramma di Fase

• Temperature e composizioni chimiche rappresentate in un diagramma temperatura-concentrazione.
• Curve di Liquidus e Solidus per leghe binarie.
• Casi di solidificazione per metalli puri e leghe.

Lettura di un Diagramma di Fase

• Punti pieni e cerchi vuoti per indicare composizione chimica locale e globale.
• Regole di lettura per variazioni di temperatura e composizione chimica.

Eutettico e Comportamenti Chimici

• Eutettico: una lega che solidifica a temperatura costante.
• La solidificazione eutettica porta alla formazione simultanea di più solidi.
• Importanza della diffusione allo stato solido e problemi di omogeneità chimica.

Effetti della Diffusione allo Stato Solido

• Possibili fenomeni di macrosegregazione e microsegregazione a causa di disomogeneità chimica.

Considerazioni Finali

• La comprensione dei diagrammi di fase è fondamentale per la metallurgia e l'ingegneria dei materiali.
• Influenza significativa sulle proprietà meccaniche e sulla microstruttura dei materiali solidificati.