PL 
EnglishDomyślny
Українська🧊 Eutectic Phase Diagram — Binary Alloy Solidification
Cool a binary alloy through its phase diagram and watch primary-phase grains and fine lamellar eutectic microstructure form live, with the lever rule computing phase fractions in real time.
Podobne symulacje
Jak to działa
Dwuskładnikowy eutektyczny diagram fazowy przedstawia temperaturę (oś pionowa) w funkcji składu (oś pozioma, % składnika B), od czystego A przy 0% do czystego B przy 100%. Dwie linie likwidusu opadają od temperatury topnienia każdego czystego składnika i spotykają się w punkcie eutektycznym — składzie o najniższej temperaturze topnienia w całym układzie. Poniżej temperatury eutektycznej wszystko jest ciałem stałym; pozioma linia eutektyczna oznacza, gdzie ostatnia ciecz przekształca się jednocześnie w dwie fazy stałe.
Podczas chłodzenia stopu o ogólnym składzie C₀ punkt stanu przesuwa się prosto w dół po pionowej linii składu. Powyżej likwidusu wszystko jest ciekłe. Między likwidusem a temperaturą eutektyczną pierwotne ziarna stałe zarodkują i rosną w pozostałej cieczy; pozioma linia wiążąca łączy aktualny skład cieczy ze składem ciała stałego, a reguła dźwigni przekłada tę geometrię na dokładne frakcje faz. Gdy osiągnięta zostanie temperatura eutektyczna, pozostała ciecz (teraz o składzie eutektycznym) zamarza w drobną strukturę lamelarną naprzemiennych faz stałych.
Likwidus (nadeutektyczny): T = Tm,B + (T_eu − Tm,B)·((100 − C) / (100 − C_eu))
Reguła dźwigni: frakcja stała = (C_ciecz − C₀) / (C_ciecz − C_stała)
Reguła dźwigni: frakcja ciekła = (C₀ − C_stała) / (C_ciecz − C_stała)
Najczęściej zadawane pytania
Czym jest punkt eutektyczny i dlaczego ma najniższą temperaturę topnienia w układzie?
Punkt eutektyczny to jedyny skład i temperatura, przy których ciekły stop krzepnie bezpośrednio w dwie fazy stałe jednocześnie, bez przechodzenia przez papkowaty obszar dwufazowy. Mieszanie dwóch składników obniża temperaturę zamarzania każdego z nich, podobnie jak obniżenie temperatury zamarzania roztworów, więc skład eutektyczny znajduje się w minimum krzywej likwidusu — topi się i zamarza w niższej temperaturze niż którykolwiek czysty składnik lub jakikolwiek inny stosunek mieszaniny.
Co reprezentują linie likwidusu i solidusu?
Likwidus oznacza najwyższą temperaturę, przy której może istnieć ciało stałe dla danego składu; powyżej niej stop jest całkowicie ciekły. Solidus oznacza najniższą temperaturę, przy której może istnieć ciecz; poniżej niej stop jest całkowicie stały. Między nimi leży strefa papkowata. W tym uproszczonym układzie solidus zwija się do poziomej linii eutektycznej plus linii pionowych przy czystych składnikach.
Jak działa reguła dźwigni i co oblicza?
W obszarze dwufazowym pozioma linia wiążąca łączy skład cieczy (C_ciecz) i skład ciała stałego (C_stała) w bieżącej temperaturze. Reguła dźwigni traktuje linię wiążącą jak belkę wagi obróconą wokół ogólnego składu C₀: frakcja stała = (C_ciecz − C₀)/(C_ciecz − C_stała). Podaje dokładne względne ilości każdej obecnej fazy.
Jak wygląda mikrostruktura eutektyczna (lamelarna) i dlaczego się tworzy?
Poniżej temperatury eutektycznej pozostała ciecz eutektyczna krzepnie w drobne, naprzemienne warstwy (lamele) dwóch faz stałych rosnących obok siebie. Każda faza odrzuca do sąsiedniej cieczy składnik, którego nie chce, zasilając wzrost sąsiedniej lameli — samoorganizujący się proces dyfuzyjny tworzący bardzo drobną, regularną strukturę pasiastą.
Jaka jest różnica między stopami eutektycznymi a nieeutektycznymi (pod- i nadeutektycznymi)?
Stop o dokładnym składzie eutektycznym zamarza w jednej ostrej temperaturze, jak czysty metal. Stopy nieeutektyczne zamarzają w zakresie temperatur: pierwotne ziarna jednej fazy stałej rosną najpierw, gdy ciecz chłodzi się przez strefę papkowatą, a tylko pozostała ciecz przekształca się w ciało stałe eutektyczne po osiągnięciu temperatury eutektycznej.
Jakie są przykłady rzeczywistych układów eutektycznych?
Klasyczne przykłady to lut Pb-Sn (eutektyk blisko 61,9% Sn, topi się w 183°C), metal Wooda (nisko topliwy eutektyk Bi-Pb-Sn-Cd używany w bezpiecznikach i zraszaczach przeciwpożarowych) oraz mieszaniny słona woda lub sól-lód, których eutektyczne obniżenie temperatury zamarzania jest powodem, dla którego sól drogowa topi lód.
Dlaczego historycznie preferowano lut eutektyczny w elektronice?
Lut eutektyczny zamarza w jednej ostrej temperaturze zamiast w zakresie, unikając spędzania czasu w częściowo ciekłym, papkowatym stanie podczas chłodzenia. Luty nieeutektyczne mogą zostać zaburzone przez wibracje podczas tego papkowatego okresu, tworząc popękane lub ziarniste zimne złącza; lut eutektyczny krzepnie niemal natychmiast i czysto.
Jak to się wiąże z obniżeniem temperatury zamarzania i właściwościami koligatywnymi?
Podobnie jak rozpuszczenie substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku obniża temperaturę zamarzania rozpuszczalnika (efekt koligatywny), tak mieszanie dwóch składników w stopie dwuskładnikowym obniża temperaturę zamarzania wzdłuż krzywej likwidusu każdego czystego składnika. Punkt eutektyczny to miejsce, gdzie spotykają się obie obniżone krzywe likwidusu.
Co dzieje się z mikrostrukturą, gdy ogólny skład oddala się od punktu eutektycznego?
Oddalanie się od składu eutektycznego zwiększa frakcję pierwotnego ciała stałego, które tworzy się przed rozpoczęciem reakcji eutektycznej, i zmniejsza frakcję pozostałej drobnej mikrostruktury eutektycznej. Przy granicach czystego składnika w ogóle nie tworzy się struktura eutektyczna.
O tej symulacji
Ten symulator zamienia dwuskładnikowy eutektyczny diagram fazowy w żywy model krzepnięcia. Wybierz układ stopowy i ogólny skład, następnie schłódź go i obserwuj, jak punkt stanu przesuwa się w dół po pionowej linii składu na diagramie, podczas gdy zsynchronizowany panel mikrostruktury wypełnia się po prawej stronie. Powyżej likwidusu wszystko jest ciekłe; między likwidusem a temperaturą eutektyczną rosną pierwotne ziarna, a linia wiążąca i reguła dźwigni obliczają dokładnie, ile cieczy i ciała stałego współistnieje; poniżej temperatury eutektycznej ostatnia ciecz zamarza w drobne lamelarne ciało stałe eutektyczne.
🔬 Co pokazuje
Diagram fazowy z dwiema liniami likwidusu spotykającymi się w punkcie eutektycznym, poziomą linią eutektyczną (solidus), animowanym znacznikiem stanu oraz linią wiążącą, gdy tylko stop znajdzie się w obszarze dwufazowym. Prawy panel renderuje ten sam moment jako siatkę ziaren: jednolitą ciecz, potem rosnące ziarna fazy pierwotnej, a następnie drobne pasiaste lamele eutektyczne.
🎮 Jak korzystać
Wybierz układ stopowy z listy rozwijanej (generyczny, lut Pb-Sn lub Cu-Ag), ustaw ogólny skład i temperaturę początkową, a następnie naciśnij Rozpocznij chłodzenie. Suwak szybkości chłodzenia kontroluje, jak szybko spada temperatura; Reset przywraca warunki początkowe i tasuje na nowo siatkę mikrostruktury.
💡 Czy wiesz, że...?
Eutektyczny lut Pb-Sn zamarza niemal natychmiast w 183°C, dlatego był długo preferowany do lutowania ręcznego: luty nieeutektyczne spędzają czas w miękkim, częściowo ciekłym stanie, który może pęknąć, jeśli zostanie zaburzony podczas chłodzenia.
Najczęściej zadawane pytania
Co kontroluje suwak składu?
Ustala ogólny skład C₀ próbki stopu, wyrażony jako % składnika B, od czystego A (blisko 0%) do czystego B (blisko 100%). Ten skład pozostaje stały podczas chłodzenia stopu i decyduje, po której stronie punktu eutektycznego znajdzie się próbka.
Co reprezentują gotowe zestawy układów stopowych?
Każdy zestaw wczytuje rzeczywiste lub poglądowe temperatury topnienia oraz punkt eutektyczny: generyczny układ A–B, układ podobny do lutu Pb–Sn (eutektyk blisko 61,9% Sn w 183°C) oraz układ podobny do Cu–Ag (eutektyk blisko 71,9% Ag w 779°C). Wybór jednego z nich przeskalowuje osie temperatury i składu diagramu fazowego.
Dlaczego panel mikrostruktury zmienia się z jednolitego koloru na ziarna, a potem na drobne paski?
Prawy panel to uproszczony model siatkowy próbki. Gdy temperatura jest powyżej likwidusu, pozostaje jednolity (cała ciecz). Gdy chłodzenie wejdzie w obszar dwufazowy, komórki fazy pierwotnej stopniowo się „włączają” zgodnie z regułą dźwigni. Po przekroczeniu temperatury eutektycznej wszystkie pozostałe komórki matrycy przełączają się na drobny wzór pasiasty reprezentujący lamelarne ciało stałe eutektyczne.
Czym jest pozioma linia wiążąca narysowana na diagramie fazowym?
Gdy stop znajduje się w obszarze dwufazowym (ciecz + ciało stałe), pozioma przerywana zielona linia łączy skład likwidusu przy bieżącej temperaturze ze składem ciała stałego. Jej końce to dokładnie wartości C_ciecz i C_stała używane przez regułę dźwigni do obliczenia frakcji faz.
Dlaczego znacznik na chwilę zatrzymuje się po osiągnięciu temperatury eutektycznej?
To modeluje zatrzymanie termiczne. Reakcja eutektyczna uwalnia ciepło utajone, gdy pozostała ciecz przekształca się w lamele stałe, co tymczasowo kompensuje dalsze chłodzenie — prawdziwe stopy eutektyczne wykazują płaskie plateau na swojej krzywej chłodzenia w temperaturze eutektycznej, dopóki reakcja się nie zakończy.
Schłódź stop dwuskładnikowy przez jego diagram fazowy i obserwuj, jak na żywo tworzą się ziarna fazy pierwotnej i drobna lamelarna mikrostruktura eutektyczna, podczas gdy reguła dźwigni oblicza frakcje faz w czasie rzeczywistym.
2D · HTML5 Canvas 2D · cel 60 FPS · działa w całości po stronie klienta, bez instalacji