3.4. Диаграмма состояния для сплавов с промежуточной фазой

К промежуточным фазам относятся все фазы, которые образуются в интервале концентрации между растворами на основе компонентов А и В. От граничных растворов на диаграмме состояния промежуточные фазы всегда отделены двухфазными областями.

Промежуточные фазы бывают переменного и постоянного состава.

Промежуточные фазы переменного состава – это фазы, имеющие сравнительно широкие области гомогенности и представляют собой твердые растворы

Промежуточные фазы постоянного состава – это определенные химические соединения компонентов, для которых характерны очень узкие (практически отсутствующие) области гомогенности. На диаграмме состояния эти области изображаются вертикальными прямыми (ординатами). В последнем случае область существования промежуточной фазы изображается вертикальной линией.

Рассмотрим один из возможных вариантов диаграмм состояния для сплавов, образующих эвтектическую смесь из чистых компонентов и химического соединения постоянного состава (рис. 11).

Компоненты: вещества А и В.

Характеристика диаграммы (см. рис. 11): оба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии; в твердом практически нерастворимы друг в друге и образуют химическое соединение постоянного состава А_mB_n. За исключением чистых компонентов и химического соединения все сплавы претерпевают эвтектическое превращение.

а

б

в

г

Рис. 9. Микроструктура и схематическое изображение пластинчатой (а), зернистой (б), игольчатой (в) и скелетной (г) эвтектик (х500)

.

а б

Рис. 10. Микроструктуры доэвтектического (а), и заэвтектического (б) сплавов системы Pb-Sb (x500)

–

Рис.11. Диаграмма состояния с промежуточной фазой

Фазы: жидкость L, кристаллы (А), кристаллы (В), кристаллы А_mB_n.

Точки: А′ – температура плавления и кристаллизации компонента А; В′ – температура плавления и кристаллизации компонента В; С′ – температура плавления и кристаллизации химического соединения А_mB_n ; Е₁ и Е₂– точки эвтектики.

Линии: А′Е₁С′Е₂В′ – ликвидус; А′D Е₁F и G Е₂K В′ – солидус (не касается осей температур и разрывается на ординате химического соединения). Линии DЕ₁F и GЕ₂K в то же время являются и эвтектическими линиями.

Эвтектические равновесия для данной системы представляет собой равновесие жидкости эвтектического состава LE₁ с кристаллами (А) и А_mB_n при температуре t E₁:

LE₁ (А)+ А_mB_n ,

и равновесие жидкости эвтектического состава LE₂ с кристаллами (В) и А_mB_n при температуре t E₂:

LE₂ (B)+ А_mB_n

Для анализа фазовых превращений диаграмма состояния разбивается на две части по ординате химического соединения и далее по примеру, приведенному в подразделе 4.2. При этом химическое соединение рассматривается как компонент.

Первичные кристаллы промежуточной фазы при среднем увеличение могут выглядеть в виде дендритов, ветви которых на плоскости шлифа видны как овальные или округлые зерна в виде многоугольников, пластин или игл (рис. 12 и 13)

Рис. 12. Схематическое изображение возможных вариантов структур первичных кристаллов промежуточных фаз с эвтектикой

Рис.13. Микроструктура сплава Sb+30%Cu: избыточные кристаллы соединения Cu₂Sb (темные пластины) и эвтектика (смесь кристаллов Cu₂Sb и твердого раствора на основе Sb) в роли матрицы