Фазовая диаграмма перитектического типа

На ДС перитектического типа A¹-p и p-B¹ – линии ликвидуса, A¹-a и b-B¹ – линии солидуса, a-c и b-d – линии сольвуса фаз α и  соответственно. Горизонталь нонвариантного трехфазного равновесия p-a-b называется перитектической.

В сплаве Х₂ (рис.3.32) происходит первичная кристаллизация  - раствора:

L_4-p _4-b

К концу этого процесса жидкий раствор приобретает состав точки р , а первичные кристаллы  - состав точки b. Ниже перитектической температуры Т_р термодинамичски стабильна только α – фаза – твердый раствор компонента В в А. Эта фаза, называемая перитектической, образуется по реакции:

L_p + _b  α_a .

Для перитектической реакции в отличие от эвтектической недостаточно иметь жидкость: необходимо иметь и первичные кристаллы твердой фазы. Перитектическую реакцию нельзя рассматривать как подобие химической реакции соединения двух фаз с образованием новой фазы. Сущность ее состоит в следующем. При переохлаждении ниже перитектической температуры жидкий раствор становится пересыщенным по отношению к перитектической α -фазе , которая поэтому и кристаллизуется. При кристаллизации α –фазы жидкий раствор обедняется компонентом В (в сплаве Х₁ вдоль линии р-3¹) и становится ненасыщенным по отношению к  - фазе, что приводит к ее растворению в жидкости.

Таким образом, перитектическая реакция состоит в кристаллизации перитектической α – фазы и растворения в жидкости первичных кристаллов.

Возможны три варианта зарождения и роста перитектической фазы.

1. Зарождение независимо от первичных - кристаллов, вдали от них. При этом все время сохраняется контакт образующейся фазы и первичных кристаллов с расплавом. Перитектическая реакция идет до полного исчезновения жидкости и первичных кристаллов.

2. Зарождения кристаллов перитектической α–фазы на поверхности первичных -кристаллов. При этом через некоторое время перитектическая фаза полностью окружает первичные кристаллы, которые оказываются отделенными от расплава перитектической оболочкой. В результате перитектической превращения далее может развиваться только за счет диффузии компонентов через твердую оболочку вокруг первичных кристаллов: происходит растворение первичных кристаллов  - фазы не в жидкости, а в перитектической α –фазе. Этот процесс даже при медленном охлаждении сплава Х₂ при утолщении перитектической оболочки может быть подавлен, и тогда происходит кристаллизация только α –фазы и остаются нерастворенными первичные -кристаллы. Такое состояние термодинамически неравновесно.

3. Вариант реализуется, если состав перитектической фазы (точка а) очень близка к составу перитектической фазы жидкости (точка р). В этом случае перитктическая α–фаза легко зарождается и растет без участия первичных -кристаллов, т.е. с самого начала перитектическая реакция не идет и вместо нее идет кристаллизация α –фазы.

Структура перитектического сплава Ж_р + _b  α_а;

Структура доперитектического сплава Ж_р + _b  α_а +Ж_{р (ост)}

Структура заперитектического сплава Ж_р + _b  α_а + _{b (ост)}

Структуры этих сплавов соответствуют температуре перитектического равновесия.

При последующем охлаждении структура перитектического сплава сохраняется при условии неизменной растворимости компонентов друг в друге. Если растворимость компонентов изменяется, то происходит выделение вторичных кристаллов или растворение компонентов по соответствующим линиям сольвусов.

В доэвтектическом сплаве заканчивается кристаллизация жидкости с образованием α –фазы.

В заперитектическом сплаве сохраняется структура образованная в процессе перитектической реакции - вторичная избыточная фаза окружена образовавшейся α –фазой.

Схема микроструктуры заперитектического сплава

Если же перитектическая фаза кристаллизуется независимо от первичных кристаллов, то в затвердевшем сплаве кристаллы обеих фаз должны перемежаться в пространстве.