Диаграмма состояния системы с образованием ограниченных твёрдых растворов
На рисунке 9 представлена диаграмма состояния системы, компоненты которой в твёрдом состоянии образуют ограниченные твёрдые растворы.
А с q p k f B
Рисунок 9 - Диаграмма состояния системы с ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии.
Линия ликвидус диаграммы – tAetв, линия солидус – tAmntB. Линия tAmc представляет собой кривую растворимости компонента В в А, линия tBnf - кривую растворимости компонента А в В в твёрдом состоянии. Нередко эти кривые называют линиями предельной растворимости или линиями насыщения соответствующими компонентами.
Область tAmc соответствует твёрдым растворам компонента В в А (область α - фазы). Область tBnf соответствует твёрдому раствору компонента А в В (область β - фазы).
Область, расположенная между кривыми растворимости mс и nf, принадлежит двухфазному состоянию сплава из α – и β – твёрдых растворов.
Процессы превращения в сплавах определяются их составом. В сплаве, линия фигуративных точек которого обозначена буквой х, выше точки 1, сплав представляет собой жидкий раствор L. Чуть ниже точки 1 при переохлаждении начинается кристаллизация. Из жидкого раствора выделяются кристаллы твёрдого раствора компонента В в А - α - твёрдого раствора. Количество кристаллов а - твёрдого раствора по мере понижения температуры будет увеличиваться и их состав будет изменяться по линии солидус. Кристаллизация заканчивается в точке 2 образованием однородного твёрдого раствора, состава точки х. От точки 2 до точки 3 происходит простое охлаждение без изменения фазового состава. Т.о. в результате кристаллизации мы получаем твёрдый раствор компонента В в А - α-твёрдый раствор.
В сплаве, линия фигуративных точек которого обозначена буквой у, выше точки 1, сплав представляет собой жидкий раствор. Кристаллизация начинается чуть ниже точки 1 при переохлаждении сплава и заканчивается в точке 2.
По окончании затвердевания сплав состоит только из кристаллов α — твёрдого раствора.
При дальнейшем охлаждении по достижении температуры, соответствующей точке 3, твёрдый раствор а оказывается насыщенным компонентом В; при более низких температурах растворимость второго компонента уменьшается, поэтому из а - твёрдого раствора начинает выделяться избыточный компонент в виде кристаллов βвторич.
При температурах ниже точки 3 сплав состоит из двух фаз: кристаллов α - твёрдого раствора и вторичных кристаллов βвторич. - твёрдого раствора.
После окончания охлаждения сплавов будет состоять из кристаллов α - твёрдого раствора состава, отвечающего точке с и некоторого количества избыточных (вторичных) кристаллов (3 - твёрдого раствора состава точки f.
Сплав, линия фигуративных точек которого обозначена буквой z, охлаждаясь от точки 1 до точки 2, выделяет кристаллы α. В точке 2 твёрдый раствор α будет иметь состав, соответствующий точке m, т.е. будет максимально насыщен компонентом В. В это время жидкий раствор будет иметь состав определяемый эвтектической точкой е. Начинается образование эвтектики. Эвтектика будет состоять из смеси α - и β - твёрдых растворов, с максимальной концентрацией, отвечающей точкам m и n .
Кристаллизация заканчивается исчезновением жидкого раствора. Структурными составляющими сплава ниже линии солидус mn должны быть кристаллы α - твёрдого раствора плюс эвтектика, состоящая из α и β кристаллов; фазовыми составляющими будут α и β - фазы составов, определяемых линиями насыщения.
Однако данный сплав после окончания кристаллизации не остаётся неизменным: его фазовые составляющие будут изменять состав по линиям равновесия mс и nf.
Ниже точки 2 структурными составляющими будут: первичные кристаллы твёрдого раствора и эвтектика, состоящая из α и β - фаз и β - фазы, выделившейся из твёрдого раствора а в процессе охлаждения от точки 2 и ниже.