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Muddiest  Points      Phase  Diagrams  II:  Eutec6c  Microstructures  

 Muddiest  Points:    •   “How  do  I  determine  what  microstructure  looks  like?”    

• “How  does  size  of  area  in  the  microstructure  diagram    relate  to  its  phase  frac6on?”  

 

•   “When  is  the  microstructure  alterna6ng  platelets  of    alpha  and  beta  vs.  blobs  of  alpha  or  beta?  

• “Why  is  maximum  strength  at  the  eutec6c  composi6on?    

   

 

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Pb-Sn Phase Diagram: Effect of Composition on Strength

0

100

200

300

20%Sn 80%Sn60%Sn40%Sn0%Sn 100%Sn

Composition, wt%

T, Co

327

18319.2 61.9 97.5

232

o

o

o

0%Pb100%PbStrength  (M

pa)   40  

 

30    

20    

10  

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Eutectic Phase Diagram Terminology

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56-+7827909"*+,-3" 56-7:7827909"*+,-3"

Single-­‐Phase  Region  Microstructures  

L L

α   β  β  

1.  T=  325°,  Co  =  10%  Sn    

2.  T=  182°,  Co  =  10%  Sn    

3.  T=  325°,  Co  =  99%  Sn    

4.  T=182°,  Co  =  99%  Sn    

Phases:  Chem.    Comp:  Phase  wt.    Fract.:  

Phases:  Chem.    Comp:  Phase  wt.    Fract.:  

Phases:  Chem.    Comp:  Phase  wt.    Fract.:  

Phases:  Chem.    Comp:  Phase  wt.    Fract.:  

α

Co   Co  

X  

X  

X  

X  

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Eutectic Phase Diagram Terminology

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56-+7827909"*+,-3" 56-7:7827909"*+,-3"

Eutec6c  Microstructure  61.9  wt.  %  Sn  

L

EutecAc  α+  β  

αβαβα  

L  

1.  T=  184  °C,    Co=61.9%  Sn  

Phases:  Chem.    Comp:  Phase  wt.    Fract.:  

2.  T=  182°C,  Co=  61.9%  Sn  Phases:  Chem.    Comp:  Phase  wt.    Fract.:  

R   S

S  R+S  

Wα= Wβ= 1- Wα

X  X  

α  β  

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Eutectic Phase Diagram Terminology

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56-+7827909"*+,-3" 56-7:7827909"*+,-3"

Hypoeutec6c  Microstructure:  40  wt.  %  Sn  

L

1.  T=  300  °C,  Co=  40  %  Sn  

2.  T=  225°C,  Co=  40  %  Sn    

3.  T=  184°C,  Co=  40  %    

4.  T=  182°C,  Co=  40  %    

Phases:  Chem.    Comp:  Phase    wt.  Fract.:  

α  

α  

α  

α  

α  

Phases:  Chem.  Comp:  Phase  wt.    Fract.:  

Phases:  Chem.    Comp:  Phase  wt.    Fract.:  

Phases:  Chem.    Comp:  

Phase  wt.    Fract.:  

α  

T   U  

U  T+U  

Wα=        WL= 1- Wα

C   D  

       WL= 1- Wα

F  E  

α  

α  

α   F  E+F  

Wα= Wβ= 1 - Wα

Co  

L

L  

D  C+D  

Wα=

X  

X  X  X  

17   46  

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Eutectic Phase Diagram Terminology

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56-+7827909"*+,-3" 56-7:7827909"*+,-3"

Hypereutec6c  Microstructure:  85  wt.  %  Sn  1.  T=  300  °C,  Co=  85  %  Sn    Phases:  Chem.  Comp:  Phase  wt.  Fract.:  

L

2.  T=  210°C,  Co=  85  %  Sn     Phases:  Chem.    Comp:  Phase  wt.    Fract.:  

3.  T=  184°C,  Co=  85  %  Sn    

4.  T=  182°C,  Co=  85  %  Sn    

Phases:  Chem.    Comp:  Phase  wt.    Fract.:  

Phases:  Chem.    Comp:  Phase  wt.    Fract.:  

β  β  

β  

β  

β  

β   β  

β  

Co  

β  β   β  

L  

L  

G   H  

G  G+H  

Wβ=

J   K  

J  J+K  

Wβ=

       WL= 1- Wβ X  X+Y  Wβ=

X   Y  

β  +  L  

X

X  

XX

       WL= 1- Wβ

Wα= 1 - Wβ

80   98  

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Eutectic Phase Diagram Terminology

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56-+7827909"*+,-3" 56-7:7827909"*+,-3"

Summary  of  Eutec6c  Microstructures    

α  

α  

α  β  

β   β  

T=  182°C,  Co  =  40%  Sn   T=  182°C,  Ceu  =  61.9  %  Sn   T=  182°C,    Co  =  85%  Sn  

α  

T=  182°C,  Co  =  10%  Sn  

X   β  β  

T=  182°C,    Co  =  99%  Sn  

X   X   X  X  

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Pb-Sn Phase Diagram: Effect of Composition on Strength

0

100

200

300

20%Sn 80%Sn60%Sn40%Sn0%Sn 100%Sn

Composition, wt%

T, Co

327

18319.2 61.9 97.5

232

o

o

o

0%Pb100%Pb

Strength  (M

pa)   40  

 

30    

20    

10  

α  

α  

α  β  

β   β  

Co  =  40%  Sn   Ceu  =  61.9  %  Sn   Co  =  85%  Sn  

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Homework 12. Problem 5. Focused reading: Ch. 9, sec 9.12, pp. 305 – 309Quiz the Wiz- Eutectic Microstructures

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Muddiest  Points      Phase  Diagrams  II:  Eutec6c  Microstructures  

 Muddiest  Points:    •   “How  do  I  determine  what  microstructure  looks  like?”    

• “How  does  size  of  area  in  the  microstructure  diagram    relate  to  its  phase  frac6on?”  

 

•   “When  is  the  microstructure  alterna6ng  platelets  of    alpha  and  beta  vs.  blobs  of  alpha  or  beta?  

• “Why  is  maximum  strength  at  the  eutec6c  composi6on?    

   

 


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