4.4. Диаграмма состояния для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии, с эвтектикой

На рис. 4.4 приведена диаграмма состояния для сплавов с ограниченной растворимостью компонентов друг в друге в твердом состоянии с эвтектикой.

Линия АСВ – линия ликвидус; линия АDCEВ – линия солидус; фаза α является твердым раствором компонента В в А; фаза β представляет собой твердый раствор компонента А в В. Кривые DM и EN отражают характер изменения растворимости в зависимости от температуры. Растворимость компонента В в компоненте А уменьшается с понижением температуры (линия DM). Растворимость компонента А в компоненте В не зависит от температуры (линия EN).

Рис. 4.4. Общий вид диаграммы состояния с ограниченной растворимостью компонентов эвтектического типа и кривая охлаждения сплава.

Рассмотрим кристаллизацию сплава Ι. В точке 1 – начало кристаллизации, в точке 2 – конец кристаллизации твердого раствора α. Эти кристаллы не претерпевают изменений до точки 3, лежащей на линии предельной растворимости DM. Ниже этой точки твердый раствор α является перенасыщенным и выделяет избыточные кристаллы β. Кристаллы β, выделившиеся из твердого раствора, называются вторичными кристаллами и обозначаются β_ΙΙ. Процесс образования вторичных кристаллов из твердой фазы называется вторичной кристаллизацией. Так как линия EN изображена вертикально, то вторичных выделений α-кристаллов не происходит.

Свойства таких сплавов сильно зависят от дисперсности и характера расположения фаз, их тонкого субзеренного строения, величины зерна и т.д.

4.5. Диаграмма состояния для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии, с перитектикой

На рис. 4.6 показана диаграмма состояния для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состояния с перитектическим превращением.

Рис. 4.6. Общий вид диаграммы состояния с перитектическим превращением и характер кристаллизации

Линия АСВ – линия ликвидус; линия АDEВ – линия солидус; линия CDE – линия перитектического превращения. Перитектическое превращение заключается в том, что жидкость реагирует с ранее выпавшими кристаллами и образует новый вид кристаллов.

Рассмотрим кристаллизацию сплава Ι при понижении температуры в точке 1- происходит выпадение осадков β-раствора, при достижении перитектической горизонтали CDE состав жидкости отвечает точке C, а состав кристаллов – точке E. Обе эти фазы реагируют и дают третью фазу α, концентрация которой определяется точкой D.

Перитектическое превращение происходит по следующей реакции:

Ж_С + β_E → α_D.

Для сплава 1 перитектическая реакция не приводит к полному затвердеванию, так как наряду с вновь образовавшейся фазой α_с сохраняется жидкая фаза:

Ж_C + β_E → α_D + Ж_C.

Полное затвердевание сплава произойдет в точке 3, структура сплава будет однофазная.

Для сплава за точкой С перитектическая реакция заканчивается образованием новой α-фазы, но остается избыток β–фазы:

Ж_C + β_E → α_D + β_E .

Структура сплава состоит из кристаллов двух типов α- и β-твердых растворов. Получающие смеси характеризуются тем, что фаза, выделившаяся ранее (β-фаза), окружена фазой, выделившейся позднее.