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Métallurgie physique : rappels et compléments
Diagrammes de phases
Vladimir Esin
Sommaire
1Diagramme de phases : qu"est-ce que c"est?
2Quelques définitions
PhaseNombre de degrés de libertés
Constituant
3Règle de phases de Gibbs
4Types de diagrammes de phases binaires
5Lecture de diagrammes de phases
6Utilisation des diagrammes de phases
Détermination de la composition d"équilibre des phases Règle des segments inverses (Règle du bras de levier)7Diagrammes ternaires
Vladimir EsinDiagrammes de phases2 / 18
Diagramme de phases : qu"est-ce que c"est?
Diagramme p-T d"un système à un constituant
Vladimir EsinDiagrammes de phases3 / 18
Quelques définitions
Unephaseest une partie homogène d"un système hétérogène avec des compositions chimiques et propriétés physiques définies. Différentes phasessont séparées par une interface.Lenombre de degrés de libertés(V) est le nombre de paramètres
nécessaires pour décrire le système en équilibre.Lenombre de constituants(C) est le nombre de substances qui forment le
système (moins le nombre de réactions chimiques indépendantes qui relient ces constituants).Vladimir EsinDiagrammes de phases4 / 18
Règle de phases de Gibbs
V=C-?+2Vest le nombre de degrés de liberté
Cest le nombre de constituants
?est le nombre de phases"2"est les température et pressionPour les diagrammes de phase la pression est constante (1 atm.)?
V=C-?+1CommeV>0,?6C+1 :système binaire (C=2)??max=3système ternaire (C=3)??max=4systéme quaternaire (C=4)??max=5...
Vladimir EsinDiagrammes de phases5 / 18
Types de diagrammes de phases binaires
Type I1Miscibilité totale à l"état liquide2Miscibilité totale à l"état solide
Lest une phase liquide
Sest une phase solideVladimir EsinDiagrammes de phases6 / 18Types de diagrammes de phases binaires
Type II1Miscibilité totale à l"état liquide2A et B non miscibles à l"état solide
Aest le constituant A pur
Best le constituant B pur
Transformationeutectique
L←→A+BVladimir EsinDiagrammes de phases7 / 18Types de diagrammes de phases binaires
Type III-11Miscibilité totale à l"état liquide2Solubilité limitée à l"état solide
αest une solution solide à base de A
βest une solution solide à base de B
Transformationeutectique
L←→α+βVladimir EsinDiagrammes de phases8 / 18Types de diagrammes de phases binaires
Type III-21Miscibilité totale à l"état liquide2Solubilité limitée à l"état solide
αest une solution solide à base de A
βest une solution solide à base de B
Transformationpéritectique
L+α←→βVladimir EsinDiagrammes de phases9 / 18Types de diagrammes de phases binaires
Type IV1Miscibilité totale à l"état liquide2Solubilité limitée à l"état solide
3Composé à fusion congruente
γest un composé non-stoechiométrique à fusion congruente (solution solide intermédiaire)Vladimir EsinDiagrammes de phases10 / 18
Types de diagrammes de phases binaires
Type V1Miscibilité totale à l"état liquide2Solubilité limitée à l"état solide
3Composé à fusion non-congruente
A2Best un composé stoechiométrique à fusion non-congruente (composé défini)
γest un composé non-stoechiométrique à fusion congruente (solution solide intermédiaire)Vladimir EsinDiagrammes de phases11 / 18
Types de diagrammes de phases
Autres transformationsMonotectique :L1←→L2+SMétatectique :S1←→S2+L Syntectique :L1+L2←→SVladimir EsinDiagrammes de phases12 / 18Lecture de diagrammes de phases
1Identifier toutes les régions monophasées
2Définir les phases dans des régions biphasées : les régions monophasées sont
toujoursséparées par des régions biphasées3Identifier les transformations eutectiques et péritectiques
Vladimir EsinDiagrammes de phases13 / 18
Exemples
Fe-C Ni-Al1Décrire toutes les phases sur le diagramme. Donner :
I la solubilité maximale des éléments dans les solutions solides (at. ou mass. %)Iles formules chimiques des composés définis et leurs températures de fusion2Définir les phases en équilibre pour chaque région du diagramme