Диаграммы состояния сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии

Другой вид имеют диаграммы состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. В сплавах такого рода возможно существование трех фаз: жидкой фазы (L), твердого раствора компонента В в А, который мы будем называть α раствором, и твердого раствора компонента А в В, который обозначим через β.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся сплавы с эвтектикой (рис. 4.2).

Рис. 4.2 Диаграмма состояния с эвтектикой

В этой системе не образуются фазы, представляющие собой чистые компоненты. Из жидкости могут выделяться только твердые растворы α или β. Предельная растворимость компонента В в А определяется линией DF, а предельная растворимость А в В - линией CG.

Сплавы, находящиеся между этими двумя линиями, находятся за пределами растворимости и являются двухфазными, состоящими из α + β. Окончание кристаллизации происходит по эвтектической реакции

L → α + β

Линия АЕВ является на этой диаграмме линией ликвидус, линия АDCB - линией солидус. Зная правило фаз и правило отрезков, можно проследить за процессом кристаллизации любого сплава.

Кристаллизация сплава I. В точке 1 выделяются кристаллы твердого раствора α, концентрация которого изменяется по кривой а - 2, а состав жидкости изменяется по кривой 1 - b. В точке 2 кристаллизация заканчивается и полученные кристаллы твердого раствора имеют концентрацию исходной жидкости (для равновесной кристаллизации). Эти кристаллы не претерпевают изменений до точки 3, лежащей на линии предельной растворимости. Ниже этой линии твердый раствор является пересыщенным и выделяет избыточные кристаллы β-твердого раствора концентрации G. Cостав твердого раствора α изменяется по кривой 3 - F. Количество кристалов β, выделившихся из сплава I, характеризуется отрезком от вертикали I до линии 3 - F, количество кристаллов α - отрезком от вертикали I до линии СG.

Кристаллы β, выделившиеся из твердого раствора, называются вторичными кристаллами и часто обозначаются симвором β_II в отличие от первичных β -кристаллов (β_I), выделяющихся из жидкости.

Кристаллизация сплава II. При кристаллизации этого сплава при достижении горизонтальной линии DEC наступает эвтектическая реакция - из жидкости выделяюся кристаллы обоих твердых растворов. Реакция эта нонвариантна (С = 0), все три фазы участвующие в реакции, имеют определенные составы (проекции точек Е, D и С) и температура их превращения постоянна.

В результате кристаллизации сплава II, кроме первичных (выделившихся при охлаждении от точки 1 до точки 2) кристаллов α, образуется еще эвтектика α + β.

При дальнейшем охлаждении вследствие изменения растворимости α-кристаллы выделяют вторичные кристаллы β_II и при нормальной температуре α -кристаллы (как первичные, так и входящие в эвтектику) будут иметь состав, отвечающий точке F.

Несмотря на многообразие структурных составляющих, окончательно охлажденный сплав содержит только две фазы α и β, и правило фаз, если его применить ниже линии DЕ, покажет все количество α - и β - фаз независимо от того, в какой структурной форме они находятся.

При эвтектическом превращении жидкость кристаллизуется с образованием двух твердых фаз. Возможен и другой тип нонвариантного превращения (трехфазного равновесия), когда жидкость реагирует с ранее выпавшими кристаллами и образует новый вид кристаллов L + β → α. Реакция подобного типа называется перитектической.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: