Průvodní list Jméno autora: Ing. Miroslava Jeřichová Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT   Vzdělávací materiál: Prezentace Určen pro: 1. ročník oboru Strojírenství a 2. ročník oboru Ekonomika a podnikání Vzdělávací oblast: Strojírenská technologie – Nauka o materiálu Název učebního materiálu: Tuhé roztoky Jméno autora: Ing. Miroslava Jeřichová Datum vytvoření: 17. 7. 2013 Reg.č. projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0627

Klíčová slova: tuhý roztok, substituční tuhý roztok, intersticiální tuhý roztok, rozpustnost, mechanismus difúze. Anotace: Prezentace je určena žákům 1. ročníku oboru Strojírenství pro výuku v předmětu Strojírenská technologie a žákům 2. ročníku oboru Ekonomika a podnikání v předmětu Strojírenská výroba. Inovuje výuku použitím multimediálních pomůcek – prezentace. Metodické pokyny: DUM uplatní učitel při výkladu dané látky, použité obrázky a video zvýší názornost výkladu. Prezentaci mohou žáci použít i v rámci samostatné domácí přípravy na výuku.

Tuhé roztoky Podstata tuhého roztoku Substituční tuhý roztok Intersticiální tuhý roztok Podstata difúze Mechanismus difúze

Podstata tuhého roztoku V běžném životě si pod pojmem roztok představujeme rozpuštěné některé látky v kapalině např. roztok vody s kuchyňskou solí U kapalinového roztoku jsou molekuly rozpuštěné látky – soli stejnoměrně promíchány s molekulami rozpustidla – vody Ne všechny látky mohou spolu tvořit roztoky např. vhodíme-li do slané vody cukr, ten se sice rozpustí, ale po vypaření vody najdeme na dně nádoby drobné krystalky soli a cukru Jestliže v jedné nádobě roztavíme např. kadmium a vizmut a odlijeme odlitek, uvidíme pod mikroskopem pouze směs dvou druhů krystalů - Cd a Bi, ale nikoliv jejich roztok Aby látky tvořily tuhý roztok, musí v sobě být vzájemně rozpustné Základní podmínka rozpustnosti - podobnost molekul pokud jde o tvar a velikost

Podstata tuhého roztoku tuhé roztoky technicky významné slitiny kovů např. ocel Rozpuštěním malého množství dalšího prvku změna vlastností původního kovu např. ocel získáme rozpuštěním malého množství C v Fe, zvýší se pevnost a tvrdost Tuhý roztok je homogenní krystalická fáze, která obsahuje atomy základního kovu ( rozpouštědla) a atomy rozpouštěných prvků Dle způsobu, jak jsou atomy přísady uloženy v mřížce základního kovu, rozlišuje tuhé roztoky: Substituční Intersticiální

Substituční tuhý roztok Vzniká: mají-li atomy srovnatelnou velikost Atomy přísady B nahrazují atomy základního kovu A v uzlových bodech, a to zcela náhodně

Substituční tuhý roztok Jsou-li krystalové mřížky stejného druhu, kovy mají podobné chemické a fyzikální vlastnosti a velikost atomů není příliš rozdílná, mohou atomy přísady B obsadit všechny uzlové body základního kovu neomezená (úplná rozpustnost) obou kovů v tuhém stavu Čím větší jsou odchylky mezi kovy, tím menší je vzájemná rozpustnost atomy jednoho kovu mohou obsadit pouze omezený počet uzlových bodů omezená rozpustnost

Intersticiální tuhý roztok Vzniká: atomy přísady B jsou menší než atomy základního kovu A Tuto podmínku splňují nejlépe nekovové prvky např. C, H, B, N Atomy přísady B zaujímají volné prostory v mřížce základního kovu A Volných prostor je vždy omezený počet omezená (částečná) rozpustnost

Tuhé roztoky - shrnutí Označují se řeckými písmeny α, β, γ,….. substituční uspořádaný Substituční neuspořádaný intersticiální roztok Intersticiální tuhý roztok

Podstata difúze Děj, kdy ve sledované soustavě dochází k přemísťování částic vlivem jejich tepelného pohybu atomy mění své polohy, a to z míst o vyšší koncentraci do míst s nižší koncentrací Probíhá v plynech, kapalinách, pevných látkách Difúzi umožňují bodové poruchy mřížky Uplatňuje se např. při: Krystalizaci Plastické deformaci Fázových přeměnách

Podstata difúze http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=H7QsDs8ZRMI

Mechanismy difúze Výměnný – sousední atomy si navzájem vymění místa, a to buď současně dva atomy nebo 4 (kruhový), málo pravděpodobný – potřeba velkých sil 2. Intersticiální – atom přeskočí z jedné intersticiální polohy do druhé nebo vytlačí atom z uzlového bodu do volného prostoru mřížky

Mechanismy difúze Vakantní – atomy přísady B mohou difundovat mřížkou základního kovu v důsledku vakantních míst Na rychlost postupu difúze mají vliv vady mřížky Více nedokonalostí je na povrchu nebo na hranicích zrn, a proto zde difúze postupuje rychleji

Použité zdroje: Zdroje obrázků: Použitá literatura: RITTMEISTER, Jorg. wikipedia.cz [online]. [cit. 6.10.2013]. Dostupný na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/51/Diffusion.png AUTOR NEUVEDEN. wikipedia.cz [online]. [cit. 6.10.2013]. Dostupný na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/14/Trdna_raztopina_02.jpg AUTOR NEUVEDEN. wikipedia.cz [online]. [cit. 6.10.2013]. Dostupný na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9b/Trdna_raztopina_03.jpg Použitá literatura: HLUCHÝ, Miroslav a kol. Strojírenská technologie 1, Nauka o materiálu. Praha 1: SNTL, nakladatelství technické literatury, 1978, ISBN 04-212-78. Macek, Karel a kol. Nauka o materiálu II. Praha 1: SNTL, nakladatelství technické literatury, 1986, ISBN 04-231-86.