1097
.pdfной температуре такие сплавы также имеют трехфазную структуру а + Р + у , а на кривых охлаждения - всего по три критических точки. Особен ность этих сплавов состоит в том, что выделение вторичных кристаллов двух видов из а-, р- или у-раствора начинается при одной и той же температуре.
Аналогично вторичная крис таллизация протекает в сплавах
области |
bbyp1p2d1, |
располо |
|
женных |
на |
кривой |
Ьр2 (см. |
рис. 87). |
От |
рассмотренного |
выше сплава 1 эти сплавы отли чаются тем, что имеют не по шесть, а по пять критических точек (см., например, кривую охлаждения сплава 2 на рис. 89).
Двухфазные при комнатной температуре сплавы областей
а2а7с 6с 5 и bsb6c 7c2 помимо первичных а-, р- или у-крис- таллов содержат эвтектику а + у или Р + у, а также вторич ные кристаллы твердых раство ров, образующих соответ ствующую эвтектику. Например, в сплаве 3 (см. рис. 88, а) можно назвать следующие структур ные составляющие: первичные a-кристаллы, эвтектика а + у и вторичные у- и а-кристаллы и т.д. Кристаллизация сплавов об ласти а2а7с 6с 5 заканчивается при температурах более высо-
®. ких, а сплавов области bsb6c7c2-
*наоборот, более низких, чем tp. При переходе из жидкого в твердое состояние и охлажде нии до комнатной температу ры эти сплавы претерпевают
те же превращения, что и аналогичные сплавы из системьнс моновариантным эвтектическим равновесием (см., например, сплав 3 и его кривую охлаждения на рис. 71 с тремя критическими точками).
Если фигуративные точки сплавов в областяха2а7сбс5 иЬ5Ь6с7с2 располагаются на эвтектических кривых е хР и Ре2, то такие сплавы имеют по две критические точки (в сплавах отсутствуют первичные
кристаллы).
В сплавах области а5а6Ь7Ь2 перитектическая реакция Ж + а -► |3 заканчивается исчезновением жидкости, поэтому в твердом состоянии они также двухфазные а + р, но помимо первичных ос- и Р-кристаллов, образовавшихся по перитектической реакции, содержат вторичные р- и ое-кристаллы. Фазовые превращения в этих сплавах не отличаются от превращений в аналогичных сплавах системы с моновариантным перитектическим равновесием (см. сплав 2 на рис* 76, а). На кривых охлаждения сплавы области а2а 7ЬбЬ^ как и областей а 4а бс 6с 2 и Ь4Ь7с 7с ф имеют по три критические точки.
Аналогично предыдущим кристаллизуются сплавы областей а 7асс^ a 6abb7 и Ь^^РсСу (см. рис. 87), но при комнатной температуре они оказываются трехфазными ос + р + у в результате еще одного прев ращения в твердом состоянии. На кривых охлаждения эти сплавы имеют не по три, а по четыре критические точки (см. кривую охлаж дения сплава 4 на рис. 89). По структуре эти сплавы принципиально не отличаются от аналогичных сплавов из системы с нонвариантным эвтектическим равновесием (см., например, структуру сплава 5 на рис. 83, б).
В сплавах четырехугольника аЬРс помимо рассмотренных фазовых
*р
превращений протекает перитектическая реакция ЖР + оса------* рь +
+Ус-
Сплав 5 (см. рис. 88, а) отвечает точке пересечения диагоналей
аР и Ьс четырехугольника аЬРс, поэтому первичная кристаллизация
в этом сплаве (Ж5 _ р -------- |
> аХб _ а) заканчивается при температуре |
||||
tp двухфазным равновесием Жр ^ |
Доли этих фаз можно измерить |
||||
отношениями отрезков 5а/аР и 5Р/аР. Только при таком |
соотношении |
||||
количеств исходных фаз перитектическая реакция |
ЖР + |
оса |
рь + |
||
+ 7с протекает с их одновременным |
и полным |
исчезновением. По |
|||
окончании перитектической |
реакции в сплаве 5 при температуре tP |
||||
в равновесии оказываются |
fy,- и ус-кристаллы, дсуж которых |
измеря |
ются соответственно отношениями отрезков 5с/Ьс и 5b/bc. Поскольку Рь- и 7с’кРисталлы оказываются насыщенными не только друг относи тельно друга, но и относительно яа-кристаллов, то при понижении
температуры протекает вторичная кристаллизация, которую можно записать как
чем требуется для их полного расходования на образование Ру и Ус-кристаллов (как в сплаве 5 — см. выше). Поэтому по окончании перитектической реакции Жр + а а ■* Рь + Ус сплав ® оказывается трех фазным а а + Рь + Ур. Доля оставшихся а а-кристаллов определится отношением отрезков 65/а5. При охлаждении до комнатной темпера туры в сплаве протекает вторичная кристаллизация:
Гр " ^конн'
а на кривой охлаждения он имеет (как и предыдущий сплав 5) две критические точки. По структуре сплав 6 (рис. 90, б) отличается от сплава 5 тем, что в нем больше a-кристаллов, поскольку они не все расходуются по перитектической реакции Жр+ а а -* Рь + у с на обра зование Р- и у-кристаллов.
Если фигуративная точка сплава располагается в треугольнике ЬРс,то перитектическая реакция Ж р + а а -* Рь+ у с заканчивается, нао борот, исчезновением а а-кристаллов, т.е. с остатком жидкости Жр При дальнейшем понижении температуры из этой жидкости по эв тектической кривой Ре2 выделяется эвтектика Р + у. Кристаллизация
таких сплавов заканчивается |
при температурах ниже tp |
(но выше |
teJ на линейчатой поверхности |
bsbcc2, а при более низких |
темпера |
турах протекает вторичная кристаллизация. |
|
Например, в сплаве 7, также расположенном на диагонали аР четырехугольника аЬРс (см. рис. 88, а), при температуре tp доля жид кости Жр больше (7а/аР > 5а/аР), а а а-кристаллов - меньше (7Р/аР < < 5Р/аР), чем их требуется для полного расходования на образование
РЬ' и Ус-кристаллов. По окончании перитектической реакции |
Жр + |
+ «а -*■ Рь + Ус сплав 7 оказывается трехфазным Жр + Рь + у ^ |
Доля |
оставшейся жидкости Жр определится отношением отрезков 57/5Р.
При дальнейшем понижении |
температуры |
в |
сплаве протекают еле- |
|||
дующие фазовые превращения: ЖР _ Уб |
t p |
- |
t y |
|
||
_____ I |
P b - z 6 + y c - u 6 (эвтек- |
|||||
тическая кристаллизация), Р ^ |
tz |
— |
L |
у |
|
и |
-7 1 |
6 __7 |
|
^ г 7~ ^комн
f l i 7 - Ь, — |
-■ |
1и7 - |
(две стадии вторичной кристаллизации). Кривая охлаждения сплава 7 с четырьмя критическими точками показана на рис. 89. По структуре этот сплав напоминает сплав 5, но отличается от него тем, что помимо Р- и у-кристаллов перитектического происхождения он содержит ана логичную по фазовому составу эвтектику р + у (рис. 90, в).
Фигуративная точка сплава 8 (см. рис. 88, а) располагается в области Се1 Ре2 первичной кристаллизации у-раствора, попадая также в треу гольник abc. Фазовые превращения в этом сплаве можно записать в
несколько стадий: Жэ _ Уо |
£ - |
V s |
---------* y u _ и (первичная кристаллизация |
||
V , - |
V |
_ а + Уи, - с(кристаллизация эвтектики |
у-раствора),Жу9 _ р _ ! ----- |
». а ^ |
fp
а + у ), Жр + а a — ».рь + у с (перитектическая реакция, заканчивающаяся
исчезновением жидкости |
ЖР) |
и |
" ^ЯОНН |
|
|
в-а-а, « |
ftb - Ь, |
|
tP |
|
|
|
|
(вторичная кристаллизация). От пре |
дыдущих сплавов 5 - 7 |
этот сплав отличается тем, что в ходе пери- |
|
тектической реакции Жр + аа |
Рь + ус жидкость Жр реагирует не с |
|
первичными (их нет), а с |
a-кристаллами из эвтектики ос + у. На кривой |
охлаждения сплава 8 видны три критические точки (см. рис. 89), а в структуре - главным образом четыре структурные составляющие: первичные у-кристаллы, превращенная эвтектика, в которой место a-кристаллов занимают р- и у-кристаллы, образовавшиеся по перитектической реакции, и вторичные а- и P-внутри первичных у-кристаллов. Выделений вторичных Р- и у-кристаллов на фоне превращенной эвтек тики не видно, поскольку они ’’сливаются” с этой структурной состав ляющей, имеющей дисперсное строение.
Сплав 9 (см. рис. 88, б) от предыдущего сплава 8 отличается тем, tg —
что в нем выпадают первичные a-кристаллы (Жэ - у м |
-------- > HXio. Xii), |
|
а перитектической реакции Жр + аа -► |
р(, + ус предшествует еще |
|
|
ty |
- tP |
одна перитектическая реакция ЖУ11 _ р + |
aXji _ а _1!-------» pZjj _ ь. В |
момент окончания первой реакции при температуре tp в сплаве ос таются жидкость Жр и аа-кристаллы, необходимые для протекания второй реакции. Доли этих фаз можно измерить отношениями отрезков 9п/пР и 9 т /т а , а долю образовавшихся Рь-кристаллов - отношением 9к/кЬ. Перитектическая реакция Жр + аа -► Рь + ус закончится исчез новением жидкости Жр, так как фигуративная точка сплава 9 лежит
в треугольнике abc. Наконец, при охлаждении до комнатной темпера туры в сплаве протекает вторичная кристаллизация
|
tp~*комн |
а -а - а , - |
■ - А - ь, |
Цс-с,< 9
На кривой охлаждения сплав 9 имеет три критические точки. Ха рактерная особенность его структуры (рис. 90, д) - наличие ободков P-кристаллов вокруг первичных a-кристаллов (т.е. совместное распо ложение Р- и a-фаз) на фоне р- и у-кристаллов, образовавшихся по перитектической реакции.
Фигуративная точка сплава 10 (см. рис. 88, б) располагается в треугольнике ЬРс. Как и в сплаве 8, в этом сплаве сначала выпадают
*10 - *у12
первичные у-кристаллы (Ж щ - |
у |
Уи„ - и„). затем - эвтек- |
|
t/i2 - tP |
|
|
|
тика а + у(Жу12 . Р J ! ------* |
aXi2 _ „ . |
- |
с) и ПРИ температуре tP |
|
+ Уи |
||
протекает перитектическая реакция ЖР + |
аа |
-► р& + у 0 которая за |
канчивается исчезновением аа-кристаллов (как в сплаве 7). Далее из
оставшейся жидкости ЖР (ее доля измеряется |
отношением |
отрезков |
tp - |
ty |
|
tOP/sP) выделяется эвтектика Р + у(ЖР _ У1 ______“ Р ь - 2. + |
Рс - и )• |
Кристаллизация сплава 10 (как и сплава*^) заканчивается на линей чатой поверхности c2cbb5. Последующие фазовые превращения (вто ричную кристаллизацию) можно записать как
*>и~ У |
и |
-ь, |
U - tn |
A,j -ги ------------- |
■ С/ |
||
|
|
|
В итоге, на кривой охлаждения сплав 10 имеет пять критических точек (см. рис. 89). По структуре он напоминает сплав 8 (см. рис. 90, г), отличаясь от него лишь большим количеством р- и у-кристаллов (за счет кристаллизации эвтектики Р + у).
Фазовые превращения в сплаве 11 (см. рис. 88, в) при высоких тем пературах повторяют превращения в сплаве 9 (см. выше). После
*11- ty |
ax |
х J в этом |
выделения первичных a-кристаллов (Жц _ У и _____у |
||
сплаве протекает первая (ЖУ16 _ Р + aXi6 _ а Уи |
\ |
_ ь)> а за |
тем - вторая (Жр + аа -*• pb + vG) перитектические реакции. Вторая реакция заканчивается исчезновением а-а-кристаллов, а из оставшейся
жидкости Жр (её доля измеряется отношением отрезков 11q/qP) |
при |
|||||
дальнейшем |
понижении температуры выделяется эвтектика Р + |
у |
||||
(Ж р_у17 |
~ *Уп |
У с - и17)- Кристаллизация этой эвтектики |
||||
--------- *• Рь - z17+ |
||||||
заканчивается |
на линейчатой |
поверхности |
c 2cbbg, а |
при охлаждении |
||
до комнатной |
температуры |
протекает |
вторичная |
кристаллизация: |
На кривой охлаждения этот сплав имеет пять критических точек (см. рис. 89), а по структуре от сплава 7 (см. рис. 90, в) отличается только тем, что содержит P-кристаллы, образовавшиеся по перитектической реакции Ж + ос -► р.
Наиболее сложно кристаллизуются сплавы, расположенные в об ласти bPdv например, сплав 12 (см. рис. 88, г). По окончании первичной
‘У 20 |
ахю - х20) в сплаве протекает пе- |
|
кристаллизации (Ж12 _ У20 |
||
ритектическая реакция ЖУзо_ Уи + |
*Уго " |
*У21 |
аХго _ Ха1 |
Т PZ j0 - z21>кото |
рая заканчивается исчезновением первичных аХг1-кристаллов при температуре (Уг1, более высокой, чем tp. Поскольку фигуративная точка сплава не лежит в четырехугольнике аЬРс, то в сплаве не про
текает вторая перитектическая реакция ЖР + аа -* рь + |
а по исчез |
|||
новении |
аХз1-кристаллов продолжается кристаллизация |
Р-раствора |
||
|
|
‘У21 " |
‘У22 |
^У22 " (У2Э |
С*У.Х - |
У22 |
Pz21 - Z2) и эвтектики р + у (ЖУз2 _ У23 |
||
У 22 “ |
‘У 23 |
z23 + Уи22 - и2э)- Кристаллизация этого сплава закан |
||
|
♦ |
Pz22 - |
||
чивается |
на линейчатой поверхности с 2сЬЬ5. В твердом |
состоянии в |
сплаве протекает вторичная кристаллизация, две стадии которой можно
fZ23 " |
**24 |
записать как Р2гз _ Z24 |
Уи23 ” U 2A * |
На кривой охлаждения сплав 12 имеет максимальное (по сравнению с предыдущими сплавами) число критических точек, равное шести (см. рис. 89), а по структуре принципиально не отличается от предыдуще го сплава 11 (см. выше). Небольшие отличия связаны лишь с тем, что в нем отсутствуют Р- и у-кристаллы, образовавшиеся по перитектической реакции ЖР+ аа -* Рь + ус.
Изотермические и политермические разрезы этой системы можно построить, пользуясь методиками, описанными при построении раз резов системы с моновариантным эвтектическим равновесием (см. § 38).
Г л а в а 12. ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМИ ФАЗАМИ
Тройные системы с промежуточными фазами более разнообразны по сравнению с двойными системами из-за образования в них не только двойных, но и тройных промежуточных фаз как постоянного, так и переменного состава.
§42. Классификация тройных систем с промежуточными фазами
Воснову классификации тройных систем с промежуточными фазами (рис. 91) положен известный признак - мерность (или характер протя
женности) области гомогенности промежуточной фазы на плоскости изотермического разреза при заданной температуре (см. § 33). Неза висимо от кристалло-химической природы и условий образования промежуточных фаз этот признак позволяет выделить по меньшей мере десять подгрупп простейших тройных систем с различными проме жуточными фазами. В реальных тройных системах обычно образуются промежуточные фазы разных типов, поэтому общее число комбини рованных систем оказывается значительно больше.
Классификацию тройных систем с промежуточными фазами (см. рис. 91) можно продолжить на основе других признаков, например, характера плавления (или образования в твердом состоянии) и др.
Рассмотрение диаграмм состояния тройных систем с промежуточ ными фазами начнем с простейших систем, в которых взаимная раст воримость компонентов в твердом состоянии практически отсутствует (или ею можно пренебречь), и промежуточные фазы имеют постоян ный состав, т.е. выступают как определенные соединения. Оба до пущения не противоречат термодинамике (см. § 9) и облегчают анализ фазовых превращений в сплавах, поскольку при кристаллизации сос тавы твердых фаз не изменяются и в твердом состоянии не протекает вторичная кристаллизация. Такие идеализированные системы явля-
168
Сист ем ы
с промежуточными фазами
постоянного |
перем енного |
|
сост ава |
|
сост ава |
|
с линейны м и |
с л лосн и м и |
|
' областями |
областями |
|
гомогенност и |
гомогенности |
1 , |
? |
|
|
*1 |
5N & Я^ О?^ |
||
1 * 1 |
S ^ Ч £ |
||
1 * 1 |
I * |
г % |
|
1 1 |
§§ |
||
|
|
I l f ' * |
|
|
|
5 |
I |
л л |
|||
|
I§ |
I |
II |
<§ |
§ |
||
|
|
1 |
| | |
Рис. 91
|
1 * 1 |
|
l#L |
|
ч щ |
s § I |
й S I § |
^ - к*§£ |
|
§ * § |
II|| |
§ |
У |
|
i*t |
|
<• ^ |
л л |
|
li |
I s i, |
1 ^ & |
III |
ются прообразами более сложных реальных тройных систем с гранич ными растворами и промежуточными фазами переменного состава (см. §§48 и 49).
§ 43. Диаграмма состояния системы
сдвойным конгруэнтно плавящимся соединением
1.Диаграмма состояния
Тройная система А - В - С с двойным конгруэнтно плавящимся соединением М (рис. 92) ограничена системами А - С и В - С эвтек тического типа и системой А - В, в которой образуется это соединение. Соединение М можно рассматривать как компонент (см. § 13), а систему А - В - состоящей из двух простых эвтектических систем А - М и М - В. Аналогичную систему (или политермический разрез)
ti'
Рис. 93
Рис. 92
М - С эвтектического типа соединение М образует с компонентом С (рис. 93). С помощью этого разреза систему А - В - С можно разделить на две простые системы А - М - С и М - В - С , в каждой из которых
наблюдается свое нонвариантное эвтектическое равновесие Жс «=*
*Е, |
|
*Еа |
|
|
|
; = г А + М + С и Же2 |
В + М + С. |
|
|
||
Поверхность ликвидуса |
системы |
А - В - С состоит из четырех |
|||
поверхностей |
А 'е '^ е ^ , |
В'ё3Е^ё4, |
C 'e ^ e ^ e * |
и М'ё2Е’1ё5Е!2ё3 ( |
|
отвечающих |
температурам |
начала |
кристаллизации |
компонентов А, |
В, С и соединения М (на плоскости концентрационного треугольника -
области первичной кристаллизации |
Ае1 Е1 е31 Ве3Е2е4, Се1 Е1 е5Е2е4 |
|
и |
Ме2Е1е5Е2е3). Поверхности начала кристаллизации компонента С |
|
и |
соединения М являются общими |
для каждой из простых систем |
А - М - С и М - В - С .
Названные поверхности ликвидуса пересекаются по пяти эвтек тическим кривым, которые сходятся в двух эвтектических точках* Е\ и
Е2-Кривые e'jEi, e'Jz[ и е '^ \ (или е ^ , е ^ и |
в треугольнике |
А - М - С) отвечают эвтектическим равновесиям Ж ~ А |
+ С , Ж ^ А + |
+ М и Ж - М + С, а кривые е '^ '2,е1Е'2 и е,Е 2 (или е £ 2, е £ 2 и вдЕ2 в треугольнике М - В - С) - соответственно равновесиям Ж ^ М +
+ В,Ж - В + С иЖ ** М +С .
Характер поверхностей ликвидуса соединения М и компонента С и,