Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых

практически нерастворимы в твердом состоянии (диаграмма 1^го рода)

Общий вид диаграммы представлен на [6, рис. 12, б и 13].

Фазы в сплавах:1) жидкость (L); 2) кристаллы А; 3) кристаллы В.

Линия АСВ – линия ликвидус – начало кристаллизации сплавов, DCE – линия солидус – конец кристаллизации сплавов.

При охлаждении сплавов на линии АС из жидкости начинают выделяться кристаллы А, а на линии СВ – кристаллы В. На линии DCE из жидкости одновременно выделяются кристаллы Аи В.

В диапазоне между линиями АСВ и DCE (температурный интервал 1-2) сплавы находятся в двухфазном состоянии: жидкость - кристаллы (L+A или L+B).

Для двухфазной области диаграммы состояния химический состав существующих фаз при данной температуре и их количество (по массе) можно определить с помощью правила отрезков:

1) если для определенной температуры сплава (точка а на [6, рис.12, б]) провести линию, параллельную оси концентрации (коноду) до пересечения с линиями, ограничивающими данную область, то проекции точек пересечения коноды покажут химический состав существующих фаз (точка в’ определяет состав жидкости, а точка q’ – состав кристаллов).

При охлаждении сплава данной системы состав жидкости двухфазной области будет изменяться по линии ликвидус от точки 1 до точки С. В диапазоне кристаллизации сплавы данной системы будут иметь постоянный состав твердой фазы (100% В или 100% А);

2) количество каждой из существующих при данной температуре фаз определяется с помощью второго положения правила отрезков (правило рычага). Количество (масса) существующих фаз обратно пропорционально длине отрезков, отсекаемых конодой.

Q_ж – количество жидкости при данной температуре (отрезок aq).

Q_кр – количество кристаллов при данной температуре (отрезок ва).

Q_сп – количество сплава при данной температуре (отрезок вq).

Таким образом:

Используя правило фаз и правило отрезков, можно выявить особенности кристаллизации любого сплава данной системы. Например, в сплавах Iи III кристаллизация начинается в точке 1 и заканчивается в точке 2. В процессе кристаллизации образуются кристаллы А(или В). Интервал 1-2 представляет температурный интервал кристаллизации сплавов, т.е. кристаллизация этих сплавов происходит при уменьшении температуры. Это подтверждается правилом фаз: С_1-2 = 2–2+1=1, что соответствует перегибу на кривой охлаждения сплава в точке 1 (см. рис.13). Состав жидкости при кристаллизации сплавов, согласно правилу отрезков, будет изменяться по линии 1-С. Таким образом, можно заключить, что по достижении температуры, соответствующей линии DCE (точка 2), все сплавы данной системы будут иметь одинаковый состав жидкости (точки С).

Линия DCE – линия эвтектического превращения. При этой температуре все сплавы данной системы будут претерпевать эвтектическое превращение, которое заключается в том, что жидкость состава точки С будет кристаллизоваться с образованием двух твердых фаз: кристаллов А и кристаллов В (Ж _С ®А_D + В_Е).

Образовавшиеся твёрдые фазы составляют мелкодисперсную механическую смесь – эвтектику.

Согласно правилу фаз С_2-2’ = 2–3+1=0, эвтектическое превращение происходит при постоянной температуре (температурная остановка 2-2’ на кривой охлаждения сплавов, см. рис.13).

На рисунке [6, рис.13] схематически дано также строение (структура) кристаллизующихся и закристаллизовавшихся сплавов I и III. Показаны первичные выделения кристаллов из жидкости и образование механической смеси кристаллов А + В.

Сплав II будет находиться в жидком состоянии до температуры, соответствующей линии DCE. При достижении этой температуры в сплаве будет происходить нонвариантная эвтектическая кристаллизация с образованием эвтектики. Сплав I называется доэвтектическим, сплав II – эвтектическим, а сплав III – заэвтектическим.