เฟสไดอะแกรม ฟิสิกส์ราชมงคล


วิธีการสร้างเฟสไดอะแกรม		page 1 of 6

ภาพทางด้านซ้ายเป็นวัสดุผสมของธาตุสองชนิด เรียกว่า Bianary alloy บางครั้ง Binary alloy อาจมีธาตุผสมมากกว่า 2 ชนิด เช่น มีธาตุที่ 3 แต่ถ้ามีปริมาณไม่มาก ยังถือว่าเป็น Binary alloy อยู่

ไดอะแกรมเริ่มจากด้านซ้าย เป็นธาตุ A บริสุทธิ์ 100 % ไปทางด้านขวา จนถึง ธาตุ B บริสุทธิ์ 100 % เวลาเขียนสัดส่วนผสมของอัลลอยด์ ซึ่งอยู่ภายในกราฟ ให้เขียนอยู่ในรูป A - x% B ยกตัวอย่างเช่น Cu - 20 % Al หมายความว่า มีทองแดงจำนวน 80 % ผสมกับอลูมิเนียม 20 %

เปอร์เซนต์น้ำหนัก นิยมใช้ในการหาอัตราส่วนของธาตุในอัลลอยด์ แต่บางครั้ง ใช้ เปอร์เซนต์อะตอม เขียนอยู่ในรูปทั่วไปได้ดังนี้

เปอร์เซนต์น้ำหนัก Cu - 20 wt % Al

เปอร์เซนต์อะตอม Cu - 20 at % Al

ในโฮมเพจนี้เราจะใช้เปอร์เซนต์น้ำหนักอธิบายตลอด


วิธีการสร้างเฟสไดอะแกรม		page 2 of 6

ด้วยการบันทึกค่า อุณหภูมิเริ่มต้น และสิ้นสุดการแข็งตัวของอัลลอยด์ เริ่มต้นจากทางด้านซ้ายสุด จนถึงขวาสุด ( 100 % A ถึง 100 % B ) ยิ่งมีจุดเพิ่มมากขึ้นกราฟที่ได้ยิ่งมีความละเอียดขึ้น จากรูปซ้ายเราทดลองเพียงสามจุดคือ จุดแรก เป็นจุดหลอมเหลวของธาตุบริสุทธ์ A จุดที่สอง เป็นจุดยูเทคติกของของผสม และจุดที่สามเป็นจุดหลอมเหลวของธาตุบริสุทธ์ B

จุดยูเทคติก คือจุดที่ สัดส่วนผสม แสดงคุณสมบัติเหมือนก้บโลหะบริสุทธิ์ คือมีอุณหภูมิเริ่มต้นและสิ้นสุดการแข็งตัวเป็นจุดเดียวกัน พบได้กับอัลลอยด์บางตัว คลิกดูเฟสไดอะแกรมง่ายสุด


วิธีการสร้างเฟสไดอะแกรม		page 3 of 6

ถ้าได้จุดทั้งสามแล้ว ให้ลากเส้นโค้งดังรูปเชื่อมจุดทั้งสาม ซึ่งเป็นจุดที่อุณหภูมิเริ่มต้นการแข็งตัว เส้นนี้เรียกว่า เส้นของเหลว หรือ Liquidus


วิธีการสร้างเฟสไดอะแกรม		page 4 of 6

เราคงได้เห็นกันบ่อยในกรณีที่ ละลายน้ำตาลลงในกาแฟร้อน แต่เชื่อได้ว่าคงไม่มีใครเคยเห็น คาร์บอนละลายลงในเนื้อเหล็กในสภาวะของแข็ง การละลายของธาตุหนึ่งที่อยู่ในสถานะของแข็งลงไปในอีกธาตุหนึ่งที่อยู่ในสถานะของแข็งด้วย มีความเป็นไปได้ เหมือนกับของเหลว ซึ่งจะเกิดขึ้นกับของผสมบางประเภท ซึ่งเราเรียกการละลายนี้ว่า สารละลายของแข็ง ความสามารถนี้ถูกจำกัดด้วยอุณหภูมิ

สารละลายของแข็ง ที่ถูกพล๊อตลงไปในเฟสไดอะแกรม กำหนดไว้ว่า ถ้าเป็นสารละลายของแข็ง B ใน A ( A เป็นตัวทำละลาย) เรียกว่า ของแข็งแอลฟ่า และ ถ้าเป็นสารละลายของแข็ง A ใน B ( B เป็นตัวทำละลาย) เรียกว่า ของแข็งเบต้า

อย่างไรก็ตามธาตุบางชนิดไม่ละลายรวมกัน ถ้าเป็นของเหลว เช่น น้ำมัน และน้ำ และถ้าเป็นของแข็ง เช่น อลูมิเนียม (Al ) และซิลิคอน (Si) ซึ่งอลูมิเนียมไม่ละลายในซิลิคอนเมื่ออยู่ในสถานะของเหลว


วิธีการสร้างเฟสไดอะแกรม		page 5 of 6

จุดยูเทคติก เป็นจุดที่อัลลอยด์ มีสถานะคล้ายกับธาตุบริสุทธิ์ คืออุณหภูมิเริ่มต้นและสิ้นสุดการแข็งตัวเป็นจุดเดียวกัน เมื่อเราลากเส้นในแนวระดับผ่านจุดยูเทคติก เส้นนี้เรียกว่า เส้นยูเทคติก ถ้าเราลดอุณหภูมิของอัลลอยด์ ลงต่ำกว่า เส้นยูเทคติก อัลลอยด์จะเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็งหมด เส้นนี้จึงถูกเรียกว่า อุณหภูมิยูเทคติกอีกด้วย

ใต้เส้นยูเทคติก ของแข็งแอลฟ่า และเบต้า จะแยกตัวออกจากกัน ไม่ผสมเป็นเนื้อเดียว แต่จะมีลักษณะเกิดเป็นหย่อมๆ จุดๆ กระจัดกระจายทั่วไป ในสารละลายของแข็ง


วิธีการสร้างเฟสไดอะแกรม		page 6 of 6

ถ้าอัลลอยด์ สามารถละลายเข้ากันได้บ้างในสภาพของแข็ง จะเกิดจุดยูเทคติกขึ้น ใต้อุณหภูมิยูเทคติก สารละลายจะเปลี่ยนเป็นของแข็งหมด เรียกว่า ของผสมยูเทคติก

ใต้เส้นยูเทคติก ของแข็งแอลฟ่า และเบต้า แยกตัวออกจากกัน ไม่ผสมกัน มีลักษณะกระจัดกระจายอยู่ในของแข็ง


เฟสไดอะแกรมแบบง่ายสุด		more info

เฟสไดอะแกรมแบบนี้ ไม่มีจุดยูเทคติก ส่วนผสมอยู่ในสภาพของเหลวเป็นสารเนื้อเดียว เมื่อเย็นตัวผ่านเส้นของเหลว (Liquidus) และเส้นของแข็ง (Solidus) มันจะเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็งเนื้อเดียวด้วย

อัลลอยด์ประเภทนี้ว่า มีคุณสมบัติที่สามารถหลอมละลายรวมตัวกันเป็นเนื้อเดียว ทั้งในสภาพของแข็งและของเหลว