3.2.4. Диаграммы состояния с перитектикой (рис.3.8)

В системах, характеризующихся диаграммами этого типа, выше линии ликвидуса АВ находится жидкость. При температуре, соответствующей горизонтали , жидкость реагирует с ранее выпавшими кристаллами твердого раствора и образует кристаллы нового твердого раствора . Такая реакция называется перитектической.

На диаграмме слева и справа от вертикалей находятся области твердых растворов и . При кристаллизации по линии начинают выделяться кристаллы . В треугольнике находится двухфазная область жидкости и твердого раствора , причем состав жидкости изменяется, например для сплава , по кривой , а состав твердого раствора - по кривой . При перитектической реакции получаются кристаллы твердого раствора с концентрацией, соответствующей точке , по схеме

.

Долю каждой из фаз можно определить по правилу отрезков. Чтобы получились только кристаллы раствора , необходимо количество жидкости, соответствующее отрезку , и количество кристаллов раствора , соответствующее отрезку . Однако для сплава в точке 2 количество жидкости соответствует отрезку , а количество фазы - отрезку , т.е. имеется избыток и недостаток жидкости. Поэтому в результате перитектической реакции, кроме кристаллов , останутся кристаллы . Все сплавы под отрезком после окончания кристаллизации представляют собой двухфазную смесь .

Для сплавов, соответствующих отрезку (например, для сплава ), как видно из отрезков, имеется избыток жидкости . Поэтому в результате реакции ниже получим смесь . Кристаллизация продолжается, и ниже кривой вся оставшаяся жидкость превратится в кристаллы ниже кривой . В любой точке треугольника состав и относительное количество жидкости и кристаллов можно определить по правилу отрезков, как это делалось ранее.

Мы рассмотрели наиболее типичные и простые бинарные диаграммы состояния. На практике диаграммы реальных сплавов часто значительно сложнее. Например, на рис. 3.9 показана диаграмма, в которой твердые растворы и образуются на основе чистых элементов А и В, а твердый раствор - на основе химического соединения . Очевидно, что такая диаграмма распадается на две уже знакомые диаграммы с ограниченной растворимостью, причем в качестве компонентов в одной выступают элемент А и соединение , а в другой - и В.

Как мы видели, состояние бинарной системы графически изображается на плоскости, причем концентрация изменяется вдоль оси абсцисс, а различные фазовые области разделены линиями. Если сплав содержит три компонента, то диаграмму можно изобразить в пространстве, причем необходимы две концентрационные оси и одна температурная. В этом случае фазовые области будут разделяться поверхностями. Однако в технике используются и гораздо более сложные многокомпонентные сплавы. При работе с ними приходится исследовать фазовые превращения при попарном изменении содержания одних компонентов, при фиксированной концентрации остальных.

Существует однозначная связь между видом диаграммы сплава и его свойствами. Для определенности рассмотрим электросопротивление сплавов. Его изменения в зависимости от состава сплава для трех типов диаграмм показаны на рис.3.10. Как видно из рисунка, при образовании эвтектики (смеси) электросопротивление изменяется аддитивно, т.е. по линейному закону, и свойства промежуточных сплавов находятся в интервале между свойствами чистых компонентов.

Значительно сильнее изменяется электросопротивление при образовании твердого раствора (рис.3.10б). Это происходит потому, что, согласно современной теории, электросопротивление зависит от рассеяния электронов (электронной волны) на препятствиях, сравнимых по размеру с длиной этой волны. Такими препятствиями являются чужеродные атомы в кристаллической решетке матрицы.

Изменение свойств в сплавах с ограниченной растворимостью (рис.3.10в) различно для концентраций, соответствующих областям твердых растворов и области эвтектической смеси.