Диаграмма фазового равновесия для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии

Компонентами сплавов являются А и В. Оба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии, ограниченно в твердом и не образуют химических соединений.

t Сплав I Сплав II

t I II

М 1 L L

а L N t₁ 1

с 5 L+ t₅

L+ L+ 5 L+

2 в t₂ 2

α D 6 Е Lэвт(+)

С  t₆ 6 6^I

3  t₃ 3

+эвт(+) +эвт(+)

+_II +_II +эвт(+)

F 4 7 G 4 7

А 20 40 60 80 В  

Рис.4

В сплавах приведенной диаграммы жидком агрегатном состоянии компоненты неограниченно растворимы. В твердом состоянии компонент В растворим в компоненте А и образуется твердый раствор –α. Предельная растворимость компонента В в А определяется линией DF. В компоненте В также возможно растворение компонента А и при этом образуется твердый раствор – β. Предельная растворимость компонента А в В определяется линией СG. Линия МЕN – ликвидус, линия МDECN – солидус.

Кристаллизация сплава I начинается при температуре t₁, при этом из жидкого раствора выделяются кристаллы α-твердого раствора, концентрация которого по мере снижения температуры изменяется по линии MD (линия солидус) от т.а до т.2, а состав жидкого раствора L изменяется по линии МЕ (линия ликвидус) от точки 1 до точки b. Кривая охлаждения этого сплава приведена на рис.4.

При температуре t₂ (т.2) жидкий раствор полностью закристаллизуется в α-твердый раствор. Эти кристаллы не претерпевают изменений до температуры t₃. Ниже этой температуры в α-твердом растворе может растворяться компонента В меньшее количество и из α-твердого раствора выделяются кристаллы β_II-твердого раствора. Так как этот процесс происходит в твердом агрегатном состоянии, то выделяющиеся кристаллы называют β_II. По мере охлаждения сплава состав α-твердого раствора изменяется по линии DF (от т.3 до т.F). Состав кристаллов β_II соответствует т.G.

Процесс выделения вторичных кристаллов из твердой фазы носит название вторичной кристаллизации в отличии от процесса первичной кристаллизации, когда кристаллы образуются из жидкой фазы.

При кристаллизации сплава II при достижении температуры t₆ (т.t₆ расположена на линии DEC) состав жидкого раствора L соответствует точки Е происходит эвтектическое превращение – одновременно из жидкого раствора образуются кристаллы α и β твердых растворов.

L_Е → эвт(α_D + β_С)

При дальнейшем охлаждении сплава вследствие изменения растворимости из α-кристаллов выделяются кристаллы β_II и при конечной температуре α-кристаллы будут иметь состав отвечающий точке F.