009-IB-diagrammi di stato e leghe_d3be143d3291450f15a7bcb24f4ff82e.pdf

# Introduzione ai diagrammi di stato e definizioni fondamentali I diagrammi di stato sono strumenti grafici essenziali per rappresentare le condizioni di equilibrio tra le diverse fasi di un sistema in funzione di parametri macroscopici come pressione, temperatura e composizione [2](#page=2). ### 1.1 Cos'è un diagramma di stato Un diagramma di stato è una rappresentazione grafica che utilizza assi corrispondenti a parametri macroscopici (pressione, temperatura, composizione) per delimitare regioni e curve che indicano le fasi in equilibrio all'interno di un sistema. Ogni punto sul diagramma rappresenta uno stato del sistema, definito dai valori di questi parametri e dallo stato di aggregazione corrispondente alla regione in cui si trova il punto. Le transizioni di fase, come la fusione, la solidificazione o la condensazione, sono rappresentate dalle curve di equilibrio [2](#page=2). ### 1.2 Definizioni fondamentali Per comprendere appieno i diagrammi di stato, è cruciale definire alcuni termini chiave: #### 1.2.1 Fase Una fase è definita come una porzione omogenea di un sistema che possiede caratteristiche chimico-fisiche uniformi [3](#page=3). * **Singola fase (sistema omogeneo):** Si verifica in materiali puri o in soluzioni omogenee, come solidi, liquidi o soluzioni gassose [3](#page=3). * **Più di una fase (sistema eterogeneo):** In presenza di più fasi, ogni fase mantiene le proprie caratteristiche distinte e vi è una superficie di separazione tra esse dove le caratteristiche cambiano repentinamente. Esempi includono acqua e zucchero che superano il limite di solubilità, la coesistenza di acqua liquida e ghiaccio (entrambi H₂O ma in stati fisici diversi), o la presenza di due strutture cristalline differenti dello stesso composto [3](#page=3). #### 1.2.2 Componente Un componente è una sostanza chimica pura (un metallo o un composto) che costituisce una lega o un sistema [4](#page=4). #### 1.2.3 Soluto e solvente In soluzioni solide, il soluto si inserisce nel reticolo cristallino del solvente, occupando siti interstiziali o sostituzionali [4](#page=4). #### 1.2.4 Sistema Il termine "sistema" può avere due significati principali nel contesto dei diagrammi di stato: a) L'insieme di tutte le possibili leghe formate dagli stessi componenti, indipendentemente dalla loro composizione specifica (ad esempio, il "sistema ferro-carbonio") [4](#page=4). b) Un campione specifico di un certo materiale. In questo senso, un sistema è caratterizzato da [4](#page=4): * Limite di solubilità [4](#page=4). * Fasi presenti [4](#page=4). * Microstruttura [4](#page=4). * Equilibrio di fase [4](#page=4). #### 1.2.5 Microstruttura La microstruttura si riferisce a quelle caratteristiche di un materiale che sono osservabili al microscopio ottico o elettronico. Nelle leghe metalliche, la microstruttura è determinata da [5](#page=5): * Il numero di fasi presenti [5](#page=5). * La loro quantità relativa [5](#page=5). * Il modo in cui sono distribuite e disposte nello spazio [5](#page=5). La microstruttura, a sua volta, dipende dalla composizione della lega, dalla presenza e concentrazione degli elementi leganti, e dai trattamenti termici subiti dal materiale, che includono la temperatura di riscaldamento, la durata del trattamento e la velocità di raffreddamento [5](#page=5). > **Tip:** Comprendere queste definizioni fondamentali è il primo passo per interpretare correttamente i diagrammi di stato, che sono strumenti potenti per prevedere il comportamento dei materiali in diverse condizioni operative. > **Tip:** Quando si analizza un diagramma di stato, si immagina che ogni punto all'interno di una regione rappresenti un sistema omogeneo costituito da una singola fase, mentre i punti sulle curve o all'intersezione di più curve rappresentano sistemi in cui coesistono più fasi in equilibrio. --- # Analisi dei diagrammi di stato per sostanze pure e leghe binarie I diagrammi di stato sono strumenti grafici essenziali per comprendere le condizioni di equilibrio di sistemi chimici, sia per sostanze pure che per leghe binarie. Essi permettono di visualizzare le fasi presenti in funzione di variabili come pressione, temperatura e composizione [12](#page=12) [15](#page=15). ### 2.1 Diagrammi di stato per sostanze pure I diagrammi di stato per sostanze pure rappresentano le diverse fasi (solida, liquida, gassosa) in cui una sostanza può esistere in funzione della pressione e della temperatura [6](#page=6). #### 2.1.1 Curve di equilibrio Le curve presenti su un diagramma di stato indicano le condizioni di temperatura e pressione in cui due fasi coesistono in equilibrio [6](#page=6). * **Curva di equilibrio solido-gas:** Rappresenta la dipendenza della tensione di vapore del solido dalla temperatura [6](#page=6) [7](#page=7). * **Curva di equilibrio solido-liquido:** Indica le condizioni di fusione e solidificazione [6](#page=6). * **Curva di equilibrio liquido-gas:** Determina la temperatura di ebollizione di un liquido in funzione della pressione [6](#page=6). #### 2.1.2 Punti critici e tripli All'interno dei diagrammi di stato si identificano alcuni punti chiave: * **Punto critico (C):** È la temperatura e pressione oltre le quali le distinzioni tra fase liquida e gassosa svaniscono, dando origine a uno stato supercritico. In queste condizioni, il fluido presenta proprietà sia liquide (es. densità) che gassose (es. viscosità) [6](#page=6) [7](#page=7). * **Punto triplo (T):** È l'unico punto in cui le tre fasi (solida, liquida, gassosa) coesistono in equilibrio. Alcune sostanze possono avere più di un punto triplo se presentano diverse forme cristalline solide in equilibrio tra loro [7](#page=7). #### 2.1.3 Esempi: CO2 e H2O * **Anidride Carbonica (CO2):** Il diagramma di stato della CO2 mostra una curva di equilibrio solido-liquido con pendenza positiva ($dT/dP > 0$), indicando che la temperatura di fusione aumenta all'aumentare della pressione. A 1 atmosfera, la CO2 solida sublima direttamente in gas (ghiaccio secco) [8](#page=8). * **Acqua (H2O):** Il diagramma di stato dell'acqua presenta una curva di equilibrio solido-liquido con pendenza negativa ($dT/dP < 0$). Questo significa che la temperatura di fusione dell'acqua diminuisce all'aumentare della pressione. Le sostanze con un punto triplo a pressione inferiore a quella atmosferica non hanno una temperatura di sublimazione normale; possono sublimare se riscaldate a pressioni inferiori al loro punto triplo. L'acqua supercritica è meno polare dell'acqua liquida e può solubilizzare sostanze organiche, rendendole più reattive [11](#page=11) [9](#page=9). > **Tip:** La pendenza della curva solido-liquido è un indicatore importante delle proprietà di una sostanza. Una pendenza positiva è tipica della maggior parte delle sostanze, mentre una pendenza negativa, come quella dell'acqua, è meno comune e ha importanti implicazioni sul comportamento della sostanza ad alte pressioni. ### 2.2 La varianza dei sistemi La varianza ($V$) di un sistema rappresenta il numero di variabili (come temperatura e pressione) che possono essere modificate indipendentemente senza alterare il numero di fasi presenti. La legge di Gibbs definisce la varianza secondo la formula [13](#page=13): $$V = C_i + 2 - f$$ [13](#page=13). Dove: * $C_i$ è il numero di componenti chimici nel sistema [13](#page=13). * $f$ è il numero di fasi presenti [13](#page=13). Nella pratica, quando la pressione è mantenuta costante, la formula si semplifica a: $$V = C_i + 1 - f$$ [13](#page=13). ### 2.3 Diagrammi di stato per leghe binarie Per sistemi a due componenti (leghe binarie), la rappresentazione grafica richiede diagrammi con tre assi (Pressione, Temperatura, Composizione). Per semplificare la visualizzazione, si utilizzano spesso sezioni di questi diagrammi tridimensionali, mantenendo costante una delle variabili [15](#page=15). I diagrammi di stato per leghe binarie sono fondamentali per: * Determinare le fasi presenti in una lega a una data temperatura e composizione [16](#page=16). * Descrivere le trasformazioni che avvengono durante raffreddamenti molto lenti (equilibrio termodinamico) [12](#page=12) [16](#page=16). * Fornire la composizione chimica di ciascuna fase e la quantità relativa di ciascuna fase [16](#page=16). #### 2.3.1 Leghe binarie completamente miscibili In queste leghe, i due componenti sono completamente miscibili sia allo stato liquido che allo stato solido. I diagrammi di stato per tali leghe (spesso rappresentati a pressione costante) mostrano una regione liquida al di sopra di una regione in cui liquido e solido coesistono, e una regione solida al di sotto [17](#page=17) [18](#page=18) [21](#page=21). > **Tip:** Nei diagrammi di leghe binarie a pressione costante, l'asse delle ascisse rappresenta la composizione (solitamente in percentuale in peso o atomica) e l'asse delle ordinate rappresenta la temperatura [18](#page=18). **Regola della leva:** Questa regola è utilizzata per calcolare le quantità relative delle fasi presenti in un sistema binario in equilibrio. Le quantità delle due fasi (solida e liquida) sono inversamente proporzionali ai bracci della leva formata sulla linea di coesistenza delle fasi [18](#page=18). Per una lega con composizione di partenza $w_0$, se si trova in una regione bifasica con fase solida di composizione $w_s$ e fase liquida di composizione $w_l$: * Frazione in peso della fase solida ($X_s$): $$X_s = \frac{w_l - w_0}{w_l - w_s}$$ [19](#page=19) [20](#page=20). * Frazione in peso della fase liquida ($X_l$): $$X_l = \frac{w_0 - w_s}{w_l - w_s}$$ [19](#page=19) [20](#page=20). > **Example:** Per una lega binaria completamente miscibile, se la composizione di partenza ($w_0$) è compresa tra la composizione della fase liquida ($w_l$) e la composizione della fase solida ($w_s$), la regola della leva permette di calcolare esattamente quanta parte della lega sarà allo stato solido e quanta liquida. #### 2.3.2 Azeotropi In alcuni sistemi binari, si possono osservare miscele chiamate azeotropiche, dove liquido e vapore in equilibrio hanno la stessa composizione per determinate concentrazioni [22](#page=22). #### 2.3.3 Trasformazione eutettica La trasformazione eutettica è un processo in cui una fase liquida solidifica formando due fasi solide intimamente mescolate, che costituiscono un unico elemento strutturale detto eutettico. L'eutettico è una miscela precisa di due componenti con un punto di fusione inferiore a quello dei componenti puri. La temperatura di fusione dei componenti puri diminuisce con l'aumento della percentuale dell'altro componente, fino a raggiungere il punto eutettico. Un esempio comune è la lega Sn/Pb [23](#page=23) [47](#page=47) [48](#page=48) [50](#page=50). #### 2.3.4 Leghe binarie con miscibilità limitata allo stato solido In molte leghe, i componenti sono completamente miscibili in fase liquida ma solo parzialmente miscibili allo stato solido. Questo significa che esiste un limite di solubilità, oltre il quale si formano fasi solide distinte. I diagrammi di stato per queste leghe presentano curve che delimitano le regioni di esistenza delle fasi liquide, solide e bifasiche liquido-solido [24](#page=24). > **Tip:** La costruzione dei diagrammi di stato da curve di raffreddamento implica l'osservazione dei punti di arresto termico durante il raffreddamento di leghe a diverse composizioni. Per sostanze pure, si osserva un singolo punto di solidificazione, mentre per le leghe si parla di un intervallo di solidificazione [46](#page=46). --- # Tipi di leghe metalliche e loro caratteristiche Una lega metallica è un materiale composto da due o più elementi, di cui almeno uno è un metallo, progettato per migliorare le proprietà dei singoli metalli puri. ### 3.1 Metalli puri Un metallo puro è costituito da numerosi grani, ciascuno formato da un singolo elemento metallico con lo stesso reticolo cristallino. I materiali commercialmente puri contengono altri elementi entro limiti accettabili. Esempi includono il rame per fili elettrici e l'alluminio per lattine. Quando un secondo elemento viene aggiunto a un metallo puro, può rimanere disciolto fino a raggiungere un limite di solubilità; oltre tale limite, l'eccesso di soluto precipita formando una seconda fase con un reticolo cristallino diverso [25](#page=25) [26](#page=26). ### 3.2 Leghe metalliche Una lega metallica è definita come un insieme di due o più elementi, in cui uno funge da solvente (presente in maggiore percentuale) e gli altri da soluti (presenti in minore percentuale). L'aggiunta di elementi in una lega ne altera la struttura e può portare a proprietà meccaniche e chimiche migliorate, come una maggiore resistenza allo scorrimento delle dislocazioni e alla deformazione. Molte leghe binarie presentano completa miscibilità allo stato liquido, ma solo poche sono completamente miscibili allo stato solido, richiedendo che i due elementi siano molto simili [27](#page=27) [28](#page=28) [29](#page=29). #### 3.2.1 Soluzioni solide Quando gli atomi di un elemento si disperdono nel reticolo cristallino di un altro elemento, si formano soluzioni solide. ##### 3.2.1.1 Soluzioni solide interstiziali In queste soluzioni, gli atomi di soluto occupano gli interstizi (spazi vuoti) nel reticolo del solvente. Questo tipo di soluzione è tipico degli elementi non metallici con dimensioni atomiche ridotte, come il carbonio, l'idrogeno, l'azoto e il boro, che si sciolgono in metalli come il ferro. Esiste un limite massimo alla quantità di soluto che può occupare posizioni interstiziali, dipendente dagli spazi disponibili nel reticolo del solvente [31](#page=31) [32](#page=32). ##### 3.2.1.2 Soluzioni solide sostituzionali Qui, gli atomi di soluto sostituiscono gli atomi del solvente nel reticolo cristallino. La struttura del reticolo può rimanere invariata o subire distorsioni se vi è una differenza di diametro tra gli atomi di soluto e solvente. La solubilità è maggiore se la differenza nel diametro atomico è inferiore al 15%, se le strutture cristalline sono simili, se l'elettronegatività è simile e se la valenza è la stessa. Un esempio di miscibilità completa allo stato solido si osserva nella lega Cu/Ni [33](#page=33) [40](#page=40). #### 3.2.2 Fasi intermedie e composti intermetallici Oltre alle soluzioni solide, gli elementi in una lega possono coesistere in reticoli cristallini differenti da quelli dei metalli puri, dando origine a fasi intermedie o composti intermetallici. Questi composti sono caratterizzati da particolari rapporti stechiometrici tra gli elementi e hanno formule chimiche distinte dai metalli puri. Un esempio è il carburo di ferro, Fe$_3$C, con reticolo ortorombico [34](#page=34) [35](#page=35). > **Tip:** Le leghe metalliche sono spesso costituite dalla combinazione di più tipi di strutture (fasi) che definiscono una lega eterogenea [34](#page=34). ### 3.3 Esempi di leghe metalliche #### 3.3.1 Ottoni (Cu-Zn) Gli ottoni sono leghe di rame e zinco. A seconda della concentrazione di zinco, si possono avere la fase $\alpha$ (soluzione solida sostituzionale di Zn in Cu con reticolo cubico a facce centrate - CFC) o la fase $\beta$ (fase intermedia con reticolo cubico a corpo centrato - CCC). La regione $\alpha\beta$ indica la coesistenza di entrambe le fasi [27](#page=27) [36](#page=36). #### 3.3.2 Acciai (Fe-C) Gli acciai sono leghe di ferro e carbonio. Il ferro puro presenta diverse forme allotropiche: ferro $\alpha$ (ferrite, stabile fino a 912°C, CCC), ferro $\gamma$ (austenite, stabile tra 912°C e 1394°C, CFC), e ferro $\delta$ (stabile tra 1394°C e 1536°C, CCC). Tutte queste forme possono formare soluzioni solide con il carbonio o combinarsi con esso per dare la cementite (Fe$_3$C), un composto metastabile [27](#page=27) [57](#page=57) [58](#page=58). * **Fase $\alpha$ (Ferrite):** Soluzione interstiziale di carbonio nel ferro $\alpha$. La solubilità del carbonio è molto limitata (massimo 0,02% a 727°C) a causa delle distorsioni reticolari indotte [59](#page=59). * **Fase $\gamma$ (Austenite):** La struttura CFC del ferro $\gamma$ permette una maggiore solubilità del carbonio rispetto alla ferrite [59](#page=59). * **Fase $\delta$:** Soluzione interstiziale di carbonio nel ferro $\delta$, con considerazioni simili alla ferrite $\alpha$ [59](#page=59). La cementite (Fe$_3$C) è un composto ricco di carbonio, mentre la ferrite è povera di carbonio [60](#page=60). > **Tip:** Il diagramma di stato Fe-C è fondamentale per comprendere la microstruttura e le proprietà degli acciai e delle ghise [61](#page=61) [62](#page=62) [63](#page=63) [64](#page=64) [65](#page=65) [66](#page=66). #### 3.3.3 Acciai al carbonio Contengono generalmente meno dell'1,5% di carbonio, più manganese, silicio e rame. Si classificano in base al tenore di carbonio: extradolci (< 0,15%), dolci (0,15%-0,25%), semiduri (0,25%-0,50%) e duri (> 0,50%). Sono impiegati in componenti strutturali, autoveicoli e ferramenta [77](#page=77). #### 3.3.4 Acciai inossidabili Contengono cromo (12%-30%) e nichel (fino al 35%) per migliorare la resistenza alla corrosione e le proprietà meccaniche ad alte e basse temperature. Sono utilizzati in impianti chimici, aerospaziale, medicale e per uso domestico [78](#page=78). * L'aggiunta di nichel stabilizza la struttura austenitica (Fe-$\gamma$, CFC), migliorando la resistenza alla corrosione [79](#page=79) [80](#page=80). * Il cromo stabilizza la struttura ferritica (Fe-$\alpha$, CCC), migliorando le caratteristiche meccaniche [79](#page=79). #### 3.3.5 Acciai legati Contengono quantità superiori a quelle degli acciai al carbonio di elementi come vanadio, molibdeno, manganese e silicio. Sono usati per componenti meccanici critici come bielle, alberi e assali [81](#page=81). ### 3.4 Processi produttivi: l'altoforno e le ghise L'altoforno è il processo principale per la produzione di ferro e acciaio, utilizzando minerali di ferro, carbon coke e calcare. Il prodotto iniziale è la ghisa, una lega interstiziale Fe-C con un contenuto di carbonio tra il 2,5% e il 5% [83](#page=83) [84](#page=84). * Se il contenuto di carbonio è inferiore allo 0,35%, si parla di ferro dolce. Tra 0,35% e 1,7% si ha acciaio. Sopra 1,7% si ha ghisa [84](#page=84). * Le ghise sono più dure e fragili dell'acciaio, che è duttile [85](#page=85). * Esistono quattro tipi principali di ghisa: bianca, grigia, malleabile e sferoidale, classificate in base alla distribuzione del carbonio [85](#page=85). La riduzione del contenuto di carbonio nella ghisa può avvenire per diluizione con rottami di acciaio o per fusione con sostanze ossidanti [85](#page=85). --- # Trattamenti termici e trasformazioni di fase negli acciai I trattamenti termici alterano le proprietà meccaniche delle leghe metalliche inducendo trasformazioni di fase, le quali dipendono criticamente dalla temperatura e dalla durata del processo [67](#page=67). ### 4.1 Concetti fondamentali delle trasformazioni di fase Le proprietà meccaniche degli acciai, come la resistenza e la durezza, sono determinate dalla loro microstruttura, che può essere modificata attraverso trattamenti termici che inducono trasformazioni di fase. Tali trasformazioni possono avvenire con o senza diffusione atomica [67](#page=67). #### 4.1.1 Trasformazioni di fase con diffusione Le trasformazioni che coinvolgono la diffusione atomica possono portare a modifiche nella composizione e, talvolta, nel numero delle fasi presenti. Esempi includono la solidificazione di un componente puro, la ricristallizzazione e l'ingrandimento del grano, o trasformazioni più complesse come quelle eutettoidi [68](#page=68). #### 4.1.2 Trasformazioni di fase senza diffusione Quando la diffusione atomica è impedita o estremamente limitata, si possono formare fasi metastabili. Queste fasi sono caratterizzate da un'energia più elevata rispetto alle fasi di equilibrio e tendono a evolvere verso stati più stabili nel tempo o sotto l'effetto del calore [68](#page=68) [69](#page=69). ### 4.2 Stati metastabili e stati di equilibrio Nei sistemi metallici, le trasformazioni di fase possono condurre a stati di equilibrio termodinamico, previsti dai diagrammi di fase, o a stati metastabili. Le fasi metastabili si originano quando il raffreddamento o altri trattamenti termici avvengono a velocità tali da impedire il completo raggiungimento delle condizioni di equilibrio. La comprensione di questi stati è cruciale per progettare leghe con proprietà meccaniche specifiche e desiderate alla temperatura di esercizio [67](#page=67) [69](#page=69). ### 4.3 Diagrammi di trasformazione isotermica I diagrammi di trasformazione isotermica (o diagrammi TTT - Tempo-Temperatura-Trasformazione) sono strumenti fondamentali per studiare e prevedere le trasformazioni di fase negli acciai. Essi rappresentano l'evoluzione della microstruttura di un acciaio in funzione del tempo di permanenza a determinate temperature inferiori a quelle di trasformazione (tipicamente raffreddamento da austenite). Questi diagrammi permettono di identificare le condizioni ottimali per ottenere specifiche microstrutture e, di conseguenza, determinate proprietà meccaniche [67](#page=67) [70](#page=70) [71](#page=71) [72](#page=72). ### 4.4 La trasformazione martensitica La trasformazione martensitica è un esempio chiave di trasformazione di fase che avviene senza diffusione atomica, tipicamente durante un rapido raffreddamento (tempra) di acciai contenenti carbonio. Quando un acciaio viene raffreddato rapidamente da temperature austenitiche (Fe-γ, reticolo cubico a facce centrate - CFC), il carbonio viene intrappolato in un reticolo cubico a corpo centrato (CCC) distorto, formando la martensite [73](#page=73). #### 4.4.1 Caratteristiche della martensite La martensite è una soluzione solida interstiziale sovrassatura di carbonio in ferrite, considerata metastabile. La presenza del carbonio negli interstizi del reticolo tetragonale a corpo centrato (TCC) causa una significativa distorsione del reticolo e un aumento di volume di circa il 4%. Questa distorsione genera elevate tensioni interne, conferendo alla martensite una durezza molto elevata e una notevole fragilità. La fragilità intrinseca della martensite può essere mitigata attraverso trattamenti termici successivi, come la rinvenimento, che aumentano la duttilità del materiale [73](#page=73). > **Tip:** I diagrammi TTT sono essenziali per prevedere quali fasi si formeranno a diverse velocità di raffreddamento. Raffreddamenti molto rapidi possono evitare la formazione di fasi di equilibrio come la perlite o la bainite, favorendo la martensite [70](#page=70) [73](#page=73). > **Example:** Un acciaio al carbonio che viene rapidamente raffreddato da austenite (Fe-γ) raggiungerà temperature vicine alla temperatura ambiente (RT) in condizioni di sottoraffreddamento spinto, promuovendo la trasformazione martensitica piuttosto che la formazione di perlite o bainite, che richiederebbero tempi di raffreddamento più lunghi o temperature leggermente superiori [70](#page=70) [73](#page=73) [75](#page=75). --- ## Errori comuni da evitare - Rivedete tutti gli argomenti accuratamente prima degli esami - Prestate attenzione alle formule e definizioni chiave - Praticate con gli esempi forniti in ogni sezione - Non memorizzate senza comprendere i concetti sottostanti

| Term | Definition | |------|------------| | Diagramma di stato | Rappresentazione grafica che illustra le condizioni di equilibrio tra le diverse fasi di un sistema in funzione di parametri macroscopici come pressione, temperatura e composizione. | | Fase | Una porzione omogenea di un sistema che possiede caratteristiche chimico-fisiche uniformi e ben definite, separata dalle altre fasi da un'interfaccia. | | Componente | Ciascuno dei costituenti chimici puri (metalli o composti) che formano un sistema o una lega. | | Soluto | L'elemento o il composto presente in quantità minore in una soluzione, che si scioglie nel solvente. | | Solvente | L'elemento o il composto presente in quantità maggiore in una soluzione, che scioglie il soluto. | | Microstruttura | La struttura di un materiale a livello microscopico, osservabile tramite microscopio, caratterizzata dal numero, dalla quantità, dalla distribuzione e dalla forma delle fasi presenti. | | Punto critico (C) | La temperatura e la pressione oltre le quali le fasi liquida e gassosa di una sostanza diventano indistinguibili, formando uno stato supercritico. | | Punto triplo (T) | Il punto specifico su un diagramma di stato in cui tre fasi (solido, liquido e vapore) possono coesistere in equilibrio termodinamico. | | Azeotropo | Una miscela di liquidi che bolle a temperatura costante, e il cui vapore in equilibrio ha la stessa composizione del liquido. | | Trasformazione eutettica | Una trasformazione in cui una fase liquida solidifica formando contemporaneamente due fasi solide distinte e finemente frammiste, che costituiscono il cosiddetto eutettico. | | Limite di solubilità | La concentrazione massima di un soluto che può essere disciolta in un solvente in una determinata fase per formare una soluzione solida omogenea. | | Soluzione solida interstiziale | Una soluzione solida in cui gli atomi di soluto, generalmente di dimensioni ridotte, occupano gli spazi interstiziali tra gli atomi del reticolo del solvente. | | Soluzione solida sostituzionale | Una soluzione solida in cui gli atomi di soluto sostituiscono gli atomi del solvente nel reticolo cristallino, a condizione che abbiano dimensioni e strutture simili. | | Composto intermetallico | Una fase solida caratterizzata da un reticolo cristallino diverso da quello dei metalli puri costituenti, con rapporti stechiometrici definiti tra gli elementi e proprietà distinte. | | Varianza | Il numero di gradi di libertà di un sistema in equilibrio, ovvero il numero di variabili macroscopiche (come temperatura, pressione o composizione) che possono essere modificate indipendentemente senza alterare il numero di fasi presenti. La formula è V = C + 2 - f (dove C è il numero di componenti e f è il numero di fasi). | | Trasformazione martensitica | Una trasformazione di fase rapida e senza diffusione atomica che avviene per raffreddamento rapido, in cui l'austenite (Fe-γ) si trasforma in martensite (una soluzione solida interstiziale di carbonio in ferrite con struttura tetragonale distorta), conferendo elevata durezza e fragilità. |