faseromvandlingar

Faseromvandlingar är processen där ett material övergår från en fas till en annan. Dessa övergångar uppstår när temperatur, tryck eller sammansättning ändras och kan påverka både struktur och egenskaper. Inom materialvetenskap används begreppet för att beskriva övergångar mellan olika kristallfaser eller mellan fast och flytande fas.

De viktigaste mekanismerna bakom faseromvandlingar är två: nukleation och tillväxt, där nya faser bildas vid förändringar i temperatur eller sammansättning och växer genom atomdiffusion; samt diffusionless omvandlingar, som martensitbildning, där atomernas positioner förändras snabbt utan betydande diffusion. Skillnaden mellan glest kopplade och diffusiondrivna omvandlingar innebär ofta olika tids- och temperaturkrav samt olika energiavgivning.

Exempel på faseromvandlingar återfinns i metalliska material och legeringar. I stål kan austenit omvandlas till ferrit och cementit och bilda strukturer som perlit, bainit eller martensit beroende på temperatur och nedkylningens hastighet. Vid andra materialkanter uppträder polymorfism, där samma ämne antar olika kristallstrukturer vid olika villkor. Även smältningar, kristallisation och precipitationsbildning är vanliga fasomvandlingar inom olika materialgrupper.

Faktorer som påverkar faseromvandlingar innefattar temperatur och tidsförlopp, tryck, kemisk sammansättning och närvaro av föroreningar. Nedkylningens hastighet är särskilt viktig: långsam nedkylning följer ofta jämviktsfaser enligt fasdiagrammen, medan snabb nedkylning kan inducera diffusionless omvandlingar.

Betydelsen av faseromvandlingar är stor för materialegenskaper som styrka, hårdhet och seghet, samt för bearbetning och värmebehandling av metaller och keramiska material. Analyser avfasdiagram, differentialtemperaturer och diffraktionsmister används för att studera och kontrollera omvandlingarna.