3. Диаграмма состояния системы с неограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии

На рисунке 7 представлена диаграмма состояния системы с неограниченной растворимостью компонентов как в твёрдом, так и в жидком состоянии.

Линия t_A1t_B является линией ликвидус, при температурах выше этой линии существует только жидкая фаза L. Линия t_A2t_B является линией солидус, при температурах ниже этой линии устойчив α - твёрдый раствор.

Рисунок 7-Диаграмма состояния системы с неограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии

Между линиями ликвидус и солидус в равновесии находятся жидкая фаза и α - твёрдый раствор.

Рассмотрим кристаллизацию сплава состава х. Как упоминалось ранее, при температурах выше точки 1 существует только жидкая фаза L. При переохлаждении сплава чуть ниже точки 1 начинается процесс кристаллизации , т.е. превращения жидкой фазы в -твердый раствор. В интервале температур между точками 1 и 2 сплав является двухфазным L + α., Окончание затвердевания сплава соответствует точке 2. Ниже этой точки существует только α - твёрдый раствор.

1.4. Диаграмма состояния системы с механической смесью компонентов в твёрдом состоянии

Данный тип диаграмм реализуется, когда компоненты в твёрдом состоянии практически не растворяются один в другом. В связи с отсутствием взаимной растворимости компонентов в твёрдом состоянии, они выделяются при кристаллизации жидкого сплава в виде чистых компонентов А и В (рисунок 8).Сплавы, составы которых будут лежать между точками А и х, начнут кристаллизоваться с выделением кристаллов компонента А, а сплавы, расположенные по составу между точками В и х, - с выделения компонента В. Сплав состава точки х будет кристаллизоваться с одновременным выделением того и другого компонента, т.к. точка Е принадлежит двум кривым начала кристаллизации.

Рисунок 8 - Диаграмма состояния системы с механической смесью компонентов в твёрдом состоянии

Линии t_AE и t_BE являются не только линиями начала кристаллизации; их физический смысл заключается в том, что они в то же время представляют собой линии насыщения жидкой фазы соответствующими компонентами, или линии растворимости. Это чётко можно увидеть, если применить правило фаз.

В точке Е имеет место трёхфазное состояние (L + А + В); оно является возможным в двойном сплаве только в том случае, если все три фазы существуют одновременно при определённой температуре и определённом и единственном составе жидкого раствора. Это состояние сплава определяется температурой, соответствующей точке Е.

Сплав, имеющий состав точки Е, будет кристаллизоваться при постоянной температуре путём образования смеси, состоящей из компонентов А и В.

Т.к. процесс кристаллизации возможен лишь в условиях некоторого, хотя бы очень небольшого, переохлаждения системы, то жидкий раствор будет пересыщен обоими компонентами и это приведёт к непрерывному одновременному образованию двух фаз.

В связи с тем, что из жидкости одновременно выделяются две твёрдые фазы, условия для роста каждой из них ограничены и в силу этого, а также благодаря чередованию фаз при их выделении, эта смесь обычно состоит из очень мелких кристалликов обеих фаз.

Такая тонкая смесь отдельных фаз, выделяющаяся из жидкого раствора определённого состава и при определённой температуре, называется эвтектикой.

Эвтектика является структурной составляющей сплава. Структурными составляющими сплава называют отдельные обособленные части сплава (структурные элементы), имеющие при рассмотрении под микроскопом однообразное строение с присущими им характерными особенностями.

Точка (Е), соответствующая составу жидкого раствора, из которого происходит выделение эвтектики, называется эвтектической точкой.

Горизонтальная линия (MN), проведённая через эвтектическую точку, называется эвтектической линией.

Превращение, при котором исходной фазой является жидкий раствор и из него одновременно кристаллизуются две твёрдые фазы, называется эвтектическим превращением.

Проследим за процессами превращения в сплаве состава у. Выше точки 1 сплав представляет собой жидкий раствор L. При температуре, лежащей несколько ниже точки 1(в условиях некоторого переохлаждения), начинается образование кристаллов компонента А. Жидкий раствор при этом будет изменять свой состав по линии t_AE от точки 1 вправо к точке Е, т.е. будет насыщаться компонентом В. В интервале температур между точками 1 и 2 будет сосуществовать две фазы: кристаллы компонента А и жидкий раствор.

В точке 2 жидкий раствор будет иметь состав, определяемый точкой Е; но т.к. эта точка принадлежит двум кривым насыщения, то малейшее переохлаждение этой жидкости приведёт к пересыщению её обоими компонентами А и В и их выделению в виде эвтектики L = А + В.