Přejít na hlavní obsah

logo fp cmyk cz white

Fázový diagram slitin Fe–Fe3C, Pb–Sn, Cu–Ni

Interaktivní fázový diagram slitin (Fe–Fe₃C, Pb–Sn, Cu–Ni)

Fázové rovnováhy, pákové pravidlo, Gibbsův fázový zákon, metalografická mikrostruktura a křivky chladnutí

Katedra chemie FP TUL · Fyzikální & Materiálová chemie
Složení slitiny w(C)
0 % (čisté Fe) Eutektoidní ocel 6,67 % (Fe₃C)
Teplota soustavy (T)
500 °C 973,15 K 1600 °C
Rychlé předvolby typických technických slitin
Tip: Klikněte nebo táhněte kurzorem přímo v ploše fázového diagramu.

📊 Fázový diagram Fe–Fe₃C (metastabilní)

Tažením měníte izopletu wB a izotermu T · Konoda automaticky vyhodnocuje dvoufázové pole

Svislá izopleta (w₀) Vodorovná izoterma (T) Levé rameno páky (c₀ − c₁) Pravé rameno páky (c₂ − c₀)

⚖️ Pákové pravidlo & Gibbsův fázový zákon

Kvantitativní určení počtu fází P, stupňů volnosti F a hmotnostních zlomků

🔬 Metalografický mikroskop (zorné pole výbrusu)

Procedurální mikrostruktura odpovídající aktuální teplotě, složení a podílu fází

📉 Simulátor řízeného chladnutí z taveniny T(t)

Sledujte průchod svislé izoplety fázovým diagramem a tepelné prodlevy při krystalizaci

Jak číst křivku chladnutí T(t)?

Stiskněte „Spustit řízené chladnutí z taveniny“. Svislá izopleta aktuálního složení 0,77 hm. % C začne klesat z oblasti kapalné taveniny L až do tuhého stavu:

  • Jednofázová oblast (L nebo tuhý roztok): Strmý pokles teploty bez uvolňování skupenského tepla.
  • Dvoufázový krystalizační interval: Změna směrnice (mírnější sklon) – uvolňuje se skupenské teplo tuhnutí v intervalu teplot.
  • Invariantní přeměna (eutektikum / eutektoid, F = 0): Vodorovné izotermní plató při konstantní teplotě, dokud se celá fáze nepřemění.

🧭 Badatelský mód: 6 laboratorních výzev

Nastavte požadovaný stav v diagramu a ověřte své řešení tlačítkem „Ověřit nastavení“

Vyřešeno: 0 / 6 úkolů

1. Nejčastější miskoncepty studentů

  • Záměna složení fáze s jejím množstvím: Studenti často odečtou průsečík izotermy se solidem/likvidem (c1, c2) a domnívají se, že jde o procentuální zastoupení fáze ve slitině. Konoda a barevná ramena páky názorně oddělují chemické složení fází (c1, c2) od hmotnostních zlomků (w1, w2).
  • „Slitina taje při jedné teplotě jako čistý kov“: Simulátor křivky chladnutí T(t) ukazuje rozdíl mezi krystalizačním intervalem (změna směrnice u běžné slitiny) a izotermním plató u čistého kovu či eutektika (F = 0).
  • Záměna rovnovážného diagramu Fe–Fe₃C s diagramem IRA/TTT: Rovnovážný diagram popisuje stavy při nekonečně pomalém chladnutí (bez uvažování času). Rychlé kalení na martenzit zde neleží – k tomu slouží diagramy rozpadu austenitu (IRA/TTT).

2. Doporučený postup v semináři / praktiku

  • Od jednoduchého ke složitému: Začněte izomorfním systémem Cu–Ni (pochopení čočky likvidus–solidus a pákového pravidla), pokračujte eutektickým systémem Pb–Sn (pájky a izotermní eutektické plató) a teprve poté přejděte k Fe–Fe₃C.
  • Propojení mikro–makro–graf: Při procházení ocelí 0,4 % C od 1 550 °C k 600 °C sledujte souběžně dendrity v tavenině, polyedrická zrna austenitu, vylučování proeutektoidního feritu a vznik lamelárního perlitu při 727 °C.
  • Slepá mapa pro aktivní zkoušení: Zapněte volbu „Slepá mapa“ a nechte studenty v malých skupinách doplnit názvy fázových polí i kritické body (C, S, E, P).

3. Vazba na kompetence KRAAU & KCH FP TUL

  • Kompetence KRAAU 1.1 & 1.2 (Oborová a oborově didaktická způsobilost): Propojení termodynamiky (Gibbsův fázový zákon F = C - P + 1), fyzikální chemie (fázové rovnováhy) a materiálového inženýrství (metalografie).
  • Kompetence KRAAU 2.3 (Diagnostika a podpora učení): Badatelské výzvy s okamžitou zpětnou vazbou odhalují chybnou aplikaci pákového pravidla (prohození protilehlých ramen páky).
  • Pilíře inovace KCH FP TUL (P7 & P9): Interdisciplinární propojení chemie, fyziky a strojírenských materiálů prostřednictvím interaktivní digitální simulace.

Vyzkoušejte další aplikace