Диаграмма состояния двухкомпанентных систем с метастабильной ликвидацией.

1.Диаграмма состояния сплавов системы Pb – Sb Система сплавов Pb – Sb включает в себя составы со 100% Pb и 0% Sb, т.е. чистый свинец и со 100% Sb и 0% Pb , т.е. чистую сурьму. Кривые охлаждения для чистых металлов имеют по одному горизонтальному участку, характеризующему температуру кристаллизации: соответственно для свинца 3270С и для сурьмы 6310С. На диаграмме состояния эти температуры находятся на осях ординат, где содержатся соответственно чистый свинец и чистая сурьма. Структура чистых металлов представляет собой однородные зерна. Сплав, содержащий 13% Sb и 87%Pb , также имеет один горизонтальный участок, т.е. одну критическую точку (2450С) – температуру кристаллизации этого сплава. Принято эвтектическую реакцию записывать так: Ж → Pb + Sb или в общем виде Ж → А + В. Кристаллизация любого сплава, имеющего 0% < Sb < 13% , начинается с выделения кристаллов Pb. Эти сплавы затвердевают в интервале температур и на кривых охлаждения имеются две критические точки, соответствующие началу и концу затвердевания. Все они называются доэвтектическими сплавами, претерпевают эвтектическое превращение при охлаждении ниже температуры 2450С и имеют после окончания охлаждения структуру Pb + Э(Pb + Sb). В этой структуре имеется две структурные составляющие: кристаллы и эвтектика Э(Pb + Sb). Кристаллизация любого сплава с концентрацией 100% > Sb > 13% начинается с выделения кристаллов Sb. Эти сплавы также затвердевают в интервале температур, при охлаждении ниже температуры 2450С в них протекает эвтектическое превращение. Эти сплавы называются заэвтектическими и имеют после охлаждения окончательную структуру Sb + Э(Pb + Sb).На диаграмме можно выделить три характерные зоны: область, где существует только жидкая фаза – выше линий, ограниченной точками: температура 3270С – эвтектическая точка 2450С – температура 6310С. Линия, ограничивающая на диаграмме область жидкой фазы сплавов, называется линией ликвидус. Линия, ограничивающая область полностью затвердевшего сплава от остальной области на диаграмме, называется линией солидус.

2. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (2 рода).Исходные данные: оба компонента неограничено растворимы в твердом и жидком состоянии и не образуют химических соединений.Компоненты: химические элементы А, В (К = 2).Фазы: жидкость Ж, кристаллы твердого раствора α (Ф = 2).Примером сплавов с такими диаграммами состояния являются сплавы системы Cu – Ni. На диаграмме есть три области: область выше линии Аа/В – жидкость; область между линиями Аа/В и Аb/В – жидкость и твердый раствор. Ниже лини Аb/B – область твердого раствора. Линия Аа/В называется линией ликвидус; линия Аb/B называется линией солидус. Кристаллизация любого сплава начинается выпадением из жидкого расплава отдельных кристаллов твердого раствора α (например, в точке а/) и заканчивается полным затвердеванием твердого раствора (например, в точке b/). Но так как в интервале кристаллизации сплавы находятся в двухфазном состоянии (Ж + α), то при понижении температуры должно изменяться соотношение количеств жидкой и твердой фазы в двухфазной области – количество жидкости уменьшается, а количество α-твердого раствора растет. Кроме того, при понижении температуры будут меняться также составы жидкой и твержой фаз.

3. Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (3 рода), диаграмма с эвтектическим превращением.

Исходные данные: оба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии, ограничено растворимы в твердом состоянии и не образуют химических соединений. Компоненты: химические элементы А и В (К = 2).Фазы: жидкость Ж, твердые растворы α (раствор компонента А в В) и β (раствор В в А) (Ф = 3).На диаграмме растворимость В в А не меняется с изменением температуры, а растворимость А в В – меняется. Линия GCH –линия ликвидус, линия GEDH –линия солидус.

4. Диаграмма состояния сплавов, испытывающих полиморфные превращения.Исходное состояние: оба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии, в твердом состоянии могут образовывать механические смеси в результате эвтектического или перитекгического превращения, а могут образовывать непрерывные твердые растворы и кроме всего перечисленного, хотя бы один из компонентов обладает полиморфизмом. Компоненты:химические элементы: А, В (К= 2). Фазы: жидкость Ж, твердые растворы α, β, γ. При полиморфных превращениях в сплавах происходит перекристал­лизация существующих твердых фаз, которая подчиняется тем же законо­мерностям, которые определяют процесс кристаллизации из жидкого со­стояния. Если в сплавах один или оба компонента обладают полиморфизмом, то и сами сплавы из этих компонентов претерпевают полиморфные превраще­ния в твердом состоянии. В этом случае диаграммы состояния становятся «многоярусными», причем верхний ярус диаграммы характеризует первич­ную кристаллизацию из жидкого состояния, а нижняя часть - вторичную (перекристаллизацию). т.е. выделение кристаллов новой твердой фазы из твердой первичной фазы, например, кристаллов α-твердого раствора из первичного β-твердого раствора с другой кристаллической решеткой (рис. 14, а). В общем случае вид рассматриваемой диаграммы зависит от того, ка­кие фазы образуются в сплавах в процессе полиморфных превращений. Всевозможных вариантов может быть много. Но мы рассмотрим два наи­более характерных случая (рис. 14, а, б).