Solubilità nelle leghe metalliche

Solubilità allo stato solido e punti caratteristici nei diagrammi di fase

Nell'ambito delle leghe metalliche, la solubilità allo stato solido è un concetto chiave per comprendere le proprietà e il comportamento delle leghe durante il raffreddamento e la solidificazione. Quando due metalli sono completamente solubili allo stato solido, le curve di liquidus e solidus nel diagramma di fase si estendono tra le temperature di fusione dei singoli metalli puri. In alcuni casi, queste curve possono intersecarsi in un punto di minimo, noto come punto eutettico, dove la lega presenta la più bassa temperatura di fusione possibile per quella composizione, o in un punto di massimo, che indica una temperatura di fusione superiore a quella dei componenti puri. Questi punti di non varianza, o punti invarianti, sono cruciali per la comprensione delle transizioni di fase e della solidificazione isoterma. Un esempio di sistema con solubilità completa allo stato solido e un punto eutettico è la lega ferro-nichel (Fe-Ni), che mostra un punto di minimo per una composizione di circa il 60% di nichel.

Solubilità parziale allo stato solido e fenomeni di segregazione

La solubilità parziale allo stato solido si verifica quando due metalli formano una soluzione solida omogenea a temperature elevate, ma al diminuire della temperatura, la miscibilità si riduce e si formano due o più fasi solide con composizioni differenti. Questo fenomeno è guidato dalla diffusione atomica e può portare alla segregazione di elementi, con la formazione di microstrutture caratteristiche come le zone di miscela. Durante il raffreddamento, la lega passa da uno stato liquido a una soluzione solida omogenea e, successivamente, alla separazione in fasi solide con composizioni diverse a causa della limitata solubilità. Un esempio classico è rappresentato dalle leghe oro-platino, che mostrano una solubilità parziale allo stato solido e la formazione di due fasi solide distinte a temperature inferiori.