Диаграммы состояния двойных и тройных систем

Рис. 80

ложенных по обе стороны от эвтектических кривых e'jE', е'2Е' и е'3Е'. На плоскость концентрационного треугольника (см. рис. 80, а) эти поверхности проектируются соответственно в области asaEe1 и e tEcc2, а2аЕе2 и e2Ebb2, Ь5ЬЕе3 и e3Eccs (отдельные коноды показаны пунктирными отрезками).

Если линейчатые поверхности начала и конца кристаллизации двой­ ных эвтектик в пространственной диаграмме состояния рассечь го­ ризонтальными плоскостями, то в сечениях получится ряд конодных треугольников (см. рис. 80, а). Большие стороны этих треугольников (сплошные линии) будут следами от сечения линейчатых поверхностей конца кристаллизации, а малые (пунктирные линии) - следами от се­

в двойных системах А - С , А - В и В - С с вершинами а', Ь’ и с ' треу­ гольника а Ъ с', характеризуют переменные составы os-, р- и у-раство- ров при кристаллизации эвтектик а + р, а + у и Р + У. Эти кривые также изображают влияние одного компонента на максимальную растворимость в твердом состоянии второго компонента в третьем.

Например, кривая с^с' показывает, как влияет компонент В на мак­ симальную растворимость компонента А в компоненте С (у-раствор насыщен только относительно а-раствора), кривая а ^а' - как влияет тот же компонент В на максимальную растворимость компонента С в компоненте А ( ос-раствор насыщен только относительно У-раствора), и т.д. На плоскость концентрационного треугольника эти политермы максимальной растворимости проектируются соответственно в кривые с 2е и а да, а £ и b2b, bsb и с 5с (см. рис. 80, а).

Точки а', b' и с ' (или а, b и с), изображающие составы аа-, рь- и Ус-растворов при кристаллизации эвтекики ЖЕ -* аа + рь + у0 харак­ теризуют максимальную совместную растворимость двух компонентов в третьем при эвтектической температуре tE Так, точка а' (или а) отве­ чает максимальной растворимости компонентов В и С в компоненте

насыщен относительно а- и У-растворов) и, наконец, точка с ' (или с) - растворимости компонентов А и В в компоненте С (у-раствор насыщен относительно а- и Р-растворов).

Взаимная растворимость компонентов А, В и С при комнатной тем­ пературе (на плоскости концентрационного треугольника) изобража­

и aAav b'2b'и b3bv b'5b' и b4bt, с'2с и c 3Cj, с'5с и c 4c t в пространствен­ ной диаграмме (см. рис. 88) проходят шесть политермических поверх­ ностей сольвуса а'за'а^з и а'5а а ^ , bjb'bjb-j и bgb'bjb^ CJC'CJC-J и СдС'с^ф каждая из которых изображает влияние одного компонента на растворимость второго компонента в третьем при разных темпе­ ратурах. Например, поверхность а'5а 'а 1а4 показывает, как влияет компонент В на растворимость компонента С в компоненте А при раз­ ных температурах, поверхность э '^ 'а ^ з - как влияет компонент С на растворимость компонента В в компоненте А, и т.д. На плоскость концентрационного треугольника (см. рис. 80, б) эти поверхности про­

Перечисленные пары поверхностей сольвуса пересекаются по трем политермическим кривым a'alt b'bt и с 'с 1 (см. рис. 79) или а а „ bbt и сс1 (см. рис. 80, б), которые изображают изменение максимальной совместной растворимости двух компонентов в третьем при понижени температуры от эвтектической tE до комнатной. Например, кривая а'аз (или ааз) показывает, как изменяется совместная растворимость компонентов В и С в компоненте А в интервале температур tE - fK0MH, ит.д.

Через кривые a 'a it b'bx и с 'с 1 (или стороны а'Ь' и а ^ , а'с и а1с 1, Ь'с'и b tc зКонодных треугольников а'Ь 'с'и а ^ С з ) в пространственной диаграмме состояния (см. рис. 79) проходят еще три линейчатые по­ верхности сольвуса a ja 'b 'b ,, b1b 'c 'c 1 и а 1а 'с 'с 1, каждая из которых характеризует переменную растворимость одного компонента в двух других при температурах от эвтектической tE до комнатной. Так, ли­ нейчатая поверхность a ta 'с 'с х изображает переменную растворимость компонента В в компонентах А и С, поверхность а 1а'ЬЪ 1 - раствори­

(выделены сплошными линиями).

Таким образом, по каждой из кривых a 'a v b 'b t и с 'с х в простран­ ственной диаграмме состояния (см. рис. 79) пересекаются две обыч­ ные и две линейчатые поверхности сольвуса. Так, по кривой а'ах

в твердом состоянии также наблюдается при эвтектической темпера­ туре (£, а минимальная растворимость - при комнатной температуре.

О характере пересечения эвтектических кривых в эвтектической точке Е см. в гл. 15 (§ 59). Из правила центра тяжести треугольника следует, что эвтектическая точка Е должна располагаться внутри треугольника abc (см. рис. 80).

2. Фазовые превращения в сплавах

Сплавы областей А а ^ а ^ Bb3b1b4 и С с3с хс 4 (рис. 81, а) кристал­

критические точки (см. § 34). Например, жидкая фаза и а-кристаллы в сплаве 1 из области Aa3a xa4 претерпевают такие же качественные и количественные изменения, как и в сплаве-растворе М (см. рис. 57).

Однофазными при высокой, а затем двухфазными при низких тем­ пературах становятся сплавы, расположенные в областях а^а1а1а 2 \л

воры, но при охлаждении в твердом состоянии из них выделяются соответственно вторичные J3или у-кристаллы. На кривых охлаждения эти сплавы имеют по три критические точки. Например, фазовые прев­ ращения в сплаве 2 из области ага 1а^а2 (см. рис. 81, а) не отличаются от превращений в аналогичном сплаве 1 из системы с моновариантным эвтектическим равновесием (см. § 38).

В сплавах областей а5а6с 7с 2, а2а 7Ь7Ь2 и bsb6c 6c s помимо первич­

растворов, которые образуют соответствующую эвтектику. Например, сплав 3 из области а5а6с 7с 2 (см. рис. 81, а) претерпевает такие же превращения, что и аналогичный сплав 3 из системы с моновариант-

Рис. 81

гаются на эвтектических кривых е ^ , е2Е или еэЕ, то в них отсутствуют первичные кристаллы, а остальные превращения остаются прежними. На кривых охлаждения такие сплавы имеют по две критические точки (см., например, аналогичный сплав 4 из системы с моновариантным эвтектическим равновесием - §38).

Однофазными при высокой, затем двух- и трехфазными при низких температурах (в результате вторичной кристаллизации) становятся сплавы, расположенные в областях a taa7 и a xaa6, btbb7 и btbbe, с 1с с 7

изменится по кривой z4 в направлении от точки г к точке 4, а состав

ется фазовыми превращениями до тех пор, пока его фигуративная точка не окажется на поверхности сольвуса bsbbtb4. В этот момент 0-кристаллы состава точки 4 становятся насыщенными относительно

При дальнейшем понижении температуры составы 0- и укристаллов изменятся по кривым 4zt и uut в направлении от точек 4 и и к точкам

U'~ ^z,

Zj и Uj, т.е. Рд - z , _____ * У и - и1 Как только 0- и у кристаллы примут составы точек и и, на кривых максимальной совместной раство­ римости bbt и ссj, эти кристаллы окажутся насыщенными не только друг относительно друга, но и относительно а-кристаллов. В этот мо­ мент фигуративная точка сплава 4 попадет на линейчатую поверхность

0и1-кристаллов с новыми вторичными осХ1-кристаллами. Их состав

лов (вторичные a-кристаллы выделяются также из уже выделившихся вторичных укристаллов - см. выше) - соответственно по кривым сс х и аах в направлении отточек ut и x t к точкам c t и a t или

t l, ~t конн

При комнатной температуре равновесие всех 0ь*, УС{ и аа -крис­ таллов изобразит конодный треугольник 3 tbtc v Фигуративная точка

сплава 4 со стороны z 1ul треугольника x 1z 1u 1 "переместится” внутрь этого треугольника.

На кривой охлаждения сплав 4 имеет четыре критические точки (рис. 82), а в структуре - главным образом три структурные состав­ ляющие: первичные 0- и вторичные у и a-кристаллы, которые распола­ гаются по границам и внутри 0-кристаллов (рис. 83, а). Доли этих структурных составляющих можно оценить с помощью правила центра тяжести треугольника. При комнатной температуре доли первичных 0ь-

кривым ааъ bbt и c c t в направлении от точек Xg, zs и и5 к точкам а 1, Ьх и с х, что можно записать как

Кривая охлаждения сплава 5 с четырьмя критическими точками по­ казана на рис. 82, а структура - на рис. 83, б. В структуре этого сплава видны главным образом четыре структурные составляющие: первичные a-кристаллы, колонии эвтектики а + р, вторичные P-внутри первичных а-кристаллов и, наконец, вторичные у-внутри первичных а-кристаллов и на границах между первичными а- и эвтектическими Р-кристаллами.

тектики а + Р практически не видно (см. также §9).

Для оценки долей различных структурных составляющих в сплаве 5 воспользуемся правилами рычага и центра тяжести треугольника. Доли первичных а-кристаллов и эвтектики а + р можно найти в момент окончания первичной кристаллизации: доля первичных аХз-кристаллов определится отношением отрезков 5 y jx ^ y 3, а жидкости ЖУэ (из кото­

ляющихся только в составе эвтектики а + Р. Наконец, при комнатной температуре доли всех аа^кристаллов (первичных, эвтектических и вторичных), Pbj-кристаллов (эвтектических и вторичных) и уС1-крис- таллов (только вторичных) определятся отношениями отрезков

5р Ja хр х, 5m 1/b 1m 1и 5п х/ пtc v

Если в областях a 7abb7, b6bcc6 и а6асс7 фигуративные точки сплавов располагаются на эвтектических кривых е 7Е, е2Е и е 3Е, то в сплавах не будет только первичных а-, Р- или у-кристаллов, а остальные фазо­ вые превращения будут аналогичны превращениям в сплавах типа 5. На кривых охлаждения такие сплавы будут иметь по три критические

таллизуется самая сложная по фазовому составу структурная сос­ тавляющая - тройная эвтектика а + Р + у, а в твердом состоянии также протекает вторичная кристаллизация.

В частности, в сплаве 6 (см. рис. 81, в) после выделения первичных

точка сплава 6 находится внутри конодного треугольника аЕЬ. Согласно правилу центра тяжести этого треугольника, доля оставшейся жидкости Же (из которой должна выделиться тройная эвтектика tx+ Р+ “^опре­ делится отношением отрезков 6d/dE, отношение же 6E/dE характери­

интервале температур tE - *Комн составы всех ое, р- и ^кристаллов изменятся по кривым a a v bbx и с с 1 в направлении от точек а, b и с к точкам а ь b хи с ь что можно записать как

Другими словами, вторичные P-кристаллы выделятся из a-крис­ таллов (первичных и входящих в двойную и тройную эвтектики) и ^кристаллов (входящих в тройную эвтектику), вторичные укристаллы - из тех же a-кристаллов и P-кристаллов (входящих в двойную и тройную эвтектики) и, наконец, вторичные акристаллы - из Р-крис- таллов (входящих в двойную и тройную эвтектики) и ^кристаллов (входящих в тройную эвтектику).

Кривая охлаждения сплава 6 с тремя критическими точками - дву­ мя перегибами и одной горизонтальной площадкой (при температуре ts - показана на рис. 82. Под микроскопом в этом сплаве (рис. 83, в) видны главным образом пять структурных составляющих: первичные а-кристаллы, двойная a + Р-и тройная a + Р+ уэвтектики и выделения вторичных Р- и укристаллов внутри первичных a-кристаллов. Колонии двойной эвтектики a + р располагаются вокруг первичных a-кристал­ лов, а тройная эвтектика a + р + у - между колониями двойной эвтек­ тики a + р. Обычно двойная эвтектика имеет более грубое, а тройная эвтектика - более дисперсное строение. Вторичные а-, р- и укристаллы 150