3. Діаграма стану сплавів евтектичного типу

Розглянемо побудову діаграми стану для сплавів, що складаються з свинцю Рb і сурми Sb. Свинець і сурма володіють необмеженої розчинністю в рідкому стані, а в твердому стані не розчиняються один в одному, тобто утворюють механічну суміш.

Н а мал. 3.3 приведені криві охолодження свинцю, сурми, трьох сплавів свинець — сурма і діаграма стану сплавів свинець — сурма.

Приведені криві показують, що три криві охолодження — для свинцю, сурми і сплаву 87% Рb і 13% Sb мають одну критичну точку (горизонтальний майданчик). Горизонтальні майданчики для чистих металів: свинцю при 327°С і сурми при 631°С (мал. 3.3, а, д) є температурами їх твердіння. Для сплаву з 87% Рb і 13% Sb (мал. 3.3, в) горизонтальний майданчик при 246°С є температурою затвердіння даного сплаву з утворенням механічної суміші кристалів свинцю і сурми. Така механічна суміш називається евтектикою. Температура, при якій утворюється евтектика (в даному випадку 246°С), називається евтектичною температурою, склад сплаву, при якому утворюється евтектика (в даному випадку 87% Рb і 13% Sb), називається евтектичним складом.

Для двох інших сплавів свинець — сурма (мал. 3.3, б, г) є дві критичні точки 1 і 2, що вказують на те, що ці сплави твердіють не при одній постійній температурі, а в інтервалі температур. В таких сплавах домішки одного компоненту до іншого знижує температуру початку твердіння сплаву. Температура ж кінця твердіння не залежить від складу сплаву і однакова для всіх сплавів — для даної системи це температура 246°С.

На кривій охолодження кожного сплаву температура, відповідна точці 1, відповідає початку твердіння сплаву і називається температурою ліквідуса (liquidus — рідкий); температура точки 2 відповідає кінцю твердіння сплаву і називається температурою солідуса (solidus—твердий).

Характерним для даної системи є те, що сплави будь-якого складу остаточно твердіють тільки в тому випадку, якщо вони мають евтектичний склад (87% Рb і 13% Sb). В різних сплавах свинець — сурма в порівнянні із сплавом евтектичного складу є надлишок або свинцю, або сурми. Тому, наприклад, в сплаві складу 95% Рb і 5 % Sb (мал. 3.3, б), що має більшу кількість свинцю проти евтектичного складу, в інтервалі температур від точки 1 до точки 2 з рідкого сплаву виділяються кристали свинцю до тих пір, поки рідкий сплав не збагатить сурмою до 13% і затвердіє при 246°С з утворенням евтектики. Оскільки до кристалізації евтектики виділяються кристали свинцю, після остаточного твердіння виходить структура свинець + евтектика (свинець + сурма).

У сплаві складу 60% Рb і 40% Sb (мал. 3.3, г), навпаки, є надлишок сурми, і тому в інтервалі температур від точки 1 до точки 2 виділяються кристали сурми і рідкий сплав збагачується свинцем до вмісту 87% і твердіє при 246°С з утворенням евтектики. Оскільки до кристалізації евтектики виділяються кристали сурми, після остаточного затвердіння виходить структура сурма + евтектика (свинець + сурма).

Якщо з кривих охолодження критичні температури перенести на сітку в координатах температура — концентрація, як показано на мал. 3.3, і ці точки з'єднати між собою, то отримаємо діаграму стану сплавів свинець — сурма. На цій діаграмі лінія АСВ — лінія початку твердіння сплавів — лінія ліквідус. Лінія DСЕ — лінія кінця твердіння — лінія солідус. По лінії АС з рідкого сплаву виділяються кристали свинцю, а по лінії СВ — кристали сурми. Між лініями АС і DC разом з рідким сплавом присутні кристали свинцю, а між лініями СВ і СЕ — рідкий сплав і кристали сурми.

Лінія солідуса DСЕ є також лінією утворення евтектики свинець — сурма. Сплав складу точки С (13% Sb) після твердіння складається тільки з однієї евтектики свинець — сурма. Сплави, що по своєму складу лежать зліва евтектичної точки С (на лінії DC), називаються доевтектичними сплавами і після твердіння мають структуру: свинець + евтектика (свинець + сурма). Сплави, що по своєму складу лежать правіше за евтектичну точку С (на лінії CЕ), називаються заевтектичними і після твердіння мають структуру: сурма + евтектика (свинець + сурма).