Основные типы диаграмм

Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси, диаграмма Ι рода (рис. 10)

Рис. 10. Диаграмма состояния сплава, образующего механическую смесь

Компоненты: А, В (К = 2).

Фазы: L (жидкость), кристаллы А, В.

АСВ – линия ликвидуса (начало кристаллизации). DCE – линия солидуса (конец кристаллизации).

Точка (·)С – эвтектика, одновременно кристаллизуются компоненты А и В. Эвтектическая реакция: L ↔ A + B.

Кривая охлаждения сплава Ι:

0–1 – охлаждение жидкого расплава; 1– 2 – выделение кристаллов А;

2–2' – температурная остановка, совместная кристаллизация А и В; 2'–3 – охлаждение механической смеси А + В.

Диаграмма состояния для сплавов с неограниченной растворимостью в твердом состоянии, диаграмма ΙΙ рода (рис. 11)

Рис. 11. Диаграмма для сплавов с неограниченной растворимостью в твердом состоянии

18

Компоненты: А, В

Фазы: L, α (твердый раствор). AmB – ликвидус.

AnB – солидус.

Для точки (·)a, лежащей между линиями ликвидус и солидус, число степеней свободы (формула (3)) равно

C = 2 – 2 + 1 = 1 – система моновариантна.

Для определения количества фаз и их составов применим правило отрезков. Точка (·)b выражает состав жидкой фазы. Точка (·)k – состав твердой фазы.

Количественное соотношение фаз (расплава L и твердого раствора α) составит

Диаграммы состояния для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии, диаграммы ΙΙΙ рода

Диаграмма с эвтектикой (рис. 12)

Рис. 12. Диаграмма для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии с эвтектикой

Компоненты: A, B. Фазы: L, α, β.

DF – предельная растворимость B в A.

CG – предельная растворимость A в B. AEB – ликвидус.

ADCB – солидус.

На линии DEC протекает эвтектическая реакция: L ↔ α + β.

19

Диаграмма с перитектикой (рис. 13)

Компоненты: A, B. Фазы: L, α, β. ACB – ликвидус. APDB – солидус.

На линии CPD протекает перитектическая реакция – жидкость реагирует с ранее выпавшими кристаллами и образуется новый вид кристаллов: L + β ↔ α.

Для точки (·)f, лежащей на линии перитектики, применим правило фаз Гиббса:

C = 2 – 3 + 1 = 0 – система нонвариантна.

Рис. 13. Диаграмма для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии с перитектикой

Диаграммы состояния для сплавов, образующих химические соединения, диаграммы ΙV рода

Диаграмма с устойчивым химическим соединением (рис. 14)

Рис. 14. Диаграмма с устойчивым химическим соединением

20

Компоненты: A, B.

Фазы: L, A, AnBm, B.

В точке (·)E1 в равновесии находятся три фазы: L, A, AnBm. В точке (·)E2 в равновесии находятся три фазы: L, AnBm, B.

Устойчивое химическое соединение плавится конгруэнтно (состав жидкости совпадает с составом твердой фазы).

Диаграмма с неустойчивым химическим соединением (рис. 15).

Неустойчивое химическое соединение плавится инконгруэнтно, то есть при определенной температуре разлагается на жидкость и один из компонентов.

На линии DCF находятся в равновесии три фазы: L состава точки (·)D, кристаллы компонента B и кристаллы химического соединения AnBm.

Рис. 15. Диаграмма с неустойчивым химическим соединением

Диаграммы состояния для сплавов, испытывающих полиморфные превращения

Полиморфные (или аллотропические) превращения – это превращения в твердом состоянии. Они наблюдаются в сплавах, если один из компонентов обладает полиморфизмом (Fe, Sn, Co, Mn, Ti, Zr и др.). Полиморфные превращения являются процессами вторичной кристаллизации (кристаллы выделяются из твердой фазы).

При первичной кристаллизации кристаллы образуются из жидкой фазы.

Аллотропия компонента А. Компонент А имеет две модифика-

ции: Аα и Аβ (рис. 16).

Аα – существует при низкой температуре до tc, она изоморфна компоненту В и образует с ним неограниченный твердый раствор α.

21

Область CDP – существуют два твердых раствора (α + β). DPF – линия перитектики (L + β ↔ α).

t, ºC

Рис. 16. Диаграмма состояния сплава с низкотемпературной модификацией Аα, изоморфной компоненту В

Кристаллы компонента В изоморфны высокотемпературной модификации Аβ (рис. 17).

B

Сβ

Рис. 17. Диаграмма состояния сплава с высокотемпературной модификацией Аβ, изоморфной компоненту В

В области CDF существуют в равновесии два твердых раство-

ра (α + β).

Аллотропия компонентов А и B. Компоненты А и В имеют по две модификации, причем Аα и Вα, Аβ и Вβ изоморфны друг другу и образуют неограниченный ряд твердых растворов (рис. 18).

22