1097

ных вторичных систем равно единице, а вторичных систем в виде трапеций - числу квазиили частично квазибинарных разрезов (или уменьшенному в два раза числу изоструктурных соединений).

3.Квази- и частично квазибинарные разрезы в тройных системах с непрерывными рядами твердых растворов между изоструктурными соединениями исходят из фигуративных точек только этих соединений (по одному из каждой точки), не пересекаются одни с другими и обычно параллельны стороне концентрационного треугольника, образованной компонентами-аналогами, если концентрации компонентов выражены в атомных долях или процентах.

4.На квази- и частично квазибинарных разрезах между изоструктур­ ными соединениями, образующими непрерывные твердые растворы, нет седловинных (перевальных) эвтектических точек, а во вторичных системах, образующихся в результате триангуляции, - соответственно точек тройных эвтектик.

5.В каждой из вторичных систем, образующихся в результате три­ ангуляции, обычно имеется своя моновариантная эвтектическая кривая. Такие кривые отсутствуют во вторичных системах, образованных инконгруэнтно плавящимися изоструктурными соединениями, или соединениями, которые образуются в твердом состоянии.

Для рассматриваемых систем соотношения между параметрами триангуляции отличаются от соотношений (9) и (10) (см. § 47). Пос­ кольку непрерывный ряд твердых растворов между изоструктурными соединениями можно рассматриватвь как одну двойную промежуточ­ ную фазу переменного состава, то при S = 0 число двойных соединений

всоотношениях (9) и (10) нужно уменьшить в два раза:

ными рядами твердых растворов между изоструктурными двойными соединениями; Т - общее число вторичных систем (в виде треуголь­ ников и трапеций); 1Ииз - число изоструктурных соединений, пары которы образуют непрерывные твердые растворы.

Сформулированные выше правила и соотношения (11) и (12) поз­ воляют однозначно проводить триангуляцию тройных систем с изо­ структурными двойными соединениями, образующими непрерывные ряды твердых растворов, при условии, что в этих системах не образу­ ются другие соединения, усложняющие их строение и триангуляцию.

О тройных системах с непрерывными рядами твердых растворов между изоструктурными двойными и тройными соединениями см. в §49.

§ 49. Диаграммы состояния систем с граничными растворами на основе соединений

Непрерывные ряды твердых растворов между изоструктурными соединениями (см. рис. 110) - это примеры промежуточных фаз переменного состава. Гораздо чаще в реальных тройных системах на основе соединений (и- компонентов) образу­ ются граничные растворы, которые могут иметь линейные или плоские области гомогенности (см. §42).

Если области гомогенности граничных растворов на основе компонентов и сое­ динений имеют заметную протяженность, то коноды в двухфазных областях между такими растворами будут существенно отклоняться от соединительных линий, т.е. линий возможных квази- и чаотично квазибинарных разрезов. Чем шире области гомогенности промежуточных фаз и граничных растворов на основе компонентов, тем больше эти отклонения. Отсюда следует, что в тройных системах с граничными растворами на основе компонентов и различных соединений, а именно к таким системам относится большинство реальных тройных систем с промежуточными фазами, квази- и частично квазибинарные разрезы должны отсутствовать. По су­ ществу, наши представления о квази- и частично квазибинарных разрезах связаны с идеализацией (упрощением) тройных систем с промежуточными фазами, т.е. с известными допущениями о практически отсутствующей взаимной растворимости компонентов в твердом состоянии и существовании промежуточных фаз постоян­

ного состава (см. также §42).

Если и можно говорить о триангуляции тройных систем с граничными раствора­ ми на основе компонентов и соединений, то она по своей сути сводится к разбиению их изотермических разрезов на фазовые области с различными числами твердых фаз. В качестве примера на рис. 111 показан изотермический разрез системы А - В - С с тремя двойными (Vlt У2 и V3) и двумя тройными (б х и б2) промежуточ­ ными фазами переменного состава, имеющими линейные области гомогенности, а на рис. 112 - с аналогичными промежуточными фазами, имеющими плоские области гомогенности. В обоих случаях термин "триангуляция" не совсем точно отражает существо дела, поскольку фазовые области на изотермических разрезах

ос

где м™ и s'™ с - соответственно числа двойных и тройных промежуточных фаз переменного состава с плоскими областями гомогенности. Как и прежде, свобод­ ные члены в этих соотношениях имеют смысл чисел исходных одно-, двух- и трех­ фазных областей на изотермических разрезах тоойных систем, в которых не обра­ зуются промежуточные фазы, а имеются только граничные растворы на основе компонентов (см. §§40 и 41).

Граничные растворы на основе двойных соединений с линейными областями гомогенности (см. рис. 111) можно также трактовать как непрерывные ряды твер­ дых растворов между изоструктурными двойными и тройными соединениями. Составы тройных соединений обычно определяются концевыми точками областей гомогенности у,-, У? и у^фаз. Политермические разрезы, совпадающие с областями гомогенности этих промежуточных фаз, могут быть квазиили частично квазибинарными, но триангуляция таких систем, как и рассмотренных систем с промежу­ точными фазами переменного состава, возможна только в твердом состоянии.

Глава 13. ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМ С БИ-, МОНО- И НОНВАРИАНТНЫМИ РАВНОВЕСИЯМИ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИМОРФНЫХ КОМПОНЕНТОВ

Твердые растворы на основе разных модификаций полиморфных компонентов, как и растворы на основе неполиморфных компонентов, могут участвовать в различных би-, моно- и нонвариантных равнове­ сиях (см. также § 33).

§50. Диаграммы состояния систем с бивариантными равновесиями

Диаграмма состояния системы А - В - С с полиморфным компо­ нентом В, имеющим а- и ^модификации, показана на рис. 113. Нонвариантное равновесие этих модификаций а - Р в компоненте В наб­ людается при температуре точки В г (tg,). При добавлении компонентов А и С это равновесие становится бивариантным (д = к - ф + 1 = 3 - 2 + + 1 = 2) и изображается поверхностями aBjb и cB td, которые можно назвать поверхностями начала и конца полиморфного превращения Р -*■ а или поверхностями трансуса (см. также § 20).

Всплавах области Bed при понижении температуры полиморфное превращение р -»• а доходит до конца, т.е. вся высокотемпературная P-фаза превращается в низкотемпературную a-фазу. В ходе этого превращения составы р- и a-фаз изменяются по кривым, расположен­ ным на поверхностях аВ jb и сВ td. Эти кривые напоминают аналогичные кривые на поверхностях ликвидуса и солидуса при кристаллизации тройных сплавов-растворов (см. § 34) или поверхностях начала и конца упорядочения твердого раствора (см. §37).

Всплавах области abdc полиморфное превращение Р -► а до конца не доходит, поскольку их фигуративные точки на плоскости концентра­ ционного треугольника располагаются между изотермами ab и cd. Наконец, сплавы области АаЬС совсем не претерпевают превращения

Р -*• а. Построение изотермических и политермических разрезов этой системы не должно вызывать каких-либо трудностей.

Диаграмма состояния системы А - В - С, в которой двумя изоструктурными полиморфными а- и (3-модификациями обладают компоненты А и В, показана на рис. 114. Третий компонент С снижает температуры равновесия а — Р в компонентах А и В и образует с их высокотемпе­ ратурными модификациями непрерывные твердые Р-растворы. Нет­ рудно представить диаграмму состояния и такой тройной системы, в которой все три компонента А, В и С имеют по две изоструктурные а- и р-модификации и между ними образуются непрерывные ряды твердых а- и p-растворов. В этом случае поверхности бивариантного равнове­ сия а ^ р будут располагаться над всей плоскостью концентрацион­ ного треугольника.

Если один из компонентов имеет не две, а три полиморфные моди­ фикации, то диаграммы состояния тройных систем с бивариантными равновесиями твердых растворов на основе разных модификаций этого

имеют одинаковую кристаллическую структуру (как, например, у железа - см. § 20). Компоненты В и С сужают объем у-растворов,

снижая температуру равновесия б — у и, наоборот, повышая темпера­ туру равновесия а «=» у, что приводит к образованию между изоструктурными а- и 6-модификациями компонента А и компонентами В и С непрерывных а(б)-твердых растворов. Таким образом, твердые у-раст- воры на основе промежуточной модификации компонента А изобра­ жаются небольшим замкнутым объемом, примыкающим к ординате компонента А на участке A t - А 2.

Политермический разрез АЬ этой системы (рис. 115, б) внешне напоминает диаграммы состояния двойных систем А - В или В - С, но отличается от них тем, что не изображает фазовых равновесий (т.е. составов равновесных фаз) в тройных сплавах.

На рис. 116, а изображена диаграмма состояния системы А - В - С, в которой компоненты В и С повышают температуру равновесия

б** У и, наоборот, снижают температуру равновесия у ** а, образуя непрерывные ряды твердых растворов с промежуточной у-модифи- кацией. В отличие от предыдущей системы (см. рис. 115, а) объем твердого у-раствора остается незамкнутым и простирается вплоть до противоположной двойной системы В - С. Бивариантное равновесие

б** у изображается поверхностями трансуса а Д а 2 и b jA jb ^ а рав*

новесие у ^ а - соответственно поверхностями с jА 2с 2 и d tA 2d2. Твердые растворы на основе высокотемпературной 6-модификации

компонента А участвуют также в бивариантном равновесии Ж ** 6 и моновариантном перитектическом равновесии Ж + 6 ~ у. Таким об­ разом, в высокотемпературной части эта диаграмма состояния напо­ минает диаграмму состояния системы с моновариантным перитектическим равновесием (см. §39).

Политермический разрез А т этой системы (рис. 116, б) от диаграмм состояния двойных систем А - В и А - С отличается тем, что перитектическое равновесие Ж + б — у в его сплавах наблюдается в интервале температур, отвечающем трехфазной области Ж + у + б.

§51. Диаграммы состояния систем с моновариантными равновесиями

Диаграмма состояния тройной системы А - В - С с моновариантным эвтектоидным равновесием р — ос + у представлена на рис. 117. На основе полиморфных а- и p-модификаций компонента В образуются граничные а- и Р-растворы, на основе компонентов А и С - соответ­ ственно граничный у-раствор. Эвтектоидное превращение Р -*• а + у при понижении температуры протекает только в сплавах области a ib 1diCl. Температурам начала этого превращения отвечают линей­ чатые поверхности a i s ^ c i и b’1s[s'2d 1 (на плоскости концентрацион­

ного треугольника - области aiSiS2Ci и biSiS2di), а температурам конца - линейчатая поверхность а ^ Ь '^с ^ (область aibjC ^cJ. Кривые охлаждения некоторых сплавов построены на рис. 118.

Фигуративная точка сплава 1 (см. рис. 117) располагается на поли­ терме ас максимальной растворимости компонента В в компонентах А и С в твердом состоянии. Поэтому в сплаве не кристаллизуется эвтектика Р + у, а сразу по окончании первичной кристаллизации у-раствора начинается вторичная кристаллизация у -*• Р (т.е. выделение вторичных Р* из первичных у-кристаллов), затем в интервале темпера­

(см. рис. 118).

Рис. 117

По пять критических точек имеют сплавы 3 и 4, но в них не кристал­ лизуется эвтектика Р + у (сплавы не лежат в области abdc). В сплаве 3 протекают следующие превращения: Ж -► Р (первичная кристаллизация), Р -* у (вторичная кристаллизация), р -► а + у (эвтектоидная реакция) и « - у (вновь вторичная кристаллизация), а в сплаве 4 - соответ­ ственно Ж -*• Р, р -♦ а (полиморфное превращение), р - ^ а + у и а — у.

На рис. 119 показана диаграмма состояния системы А - В - С с моновариантным монотектоидным равновесием Pt — ос + Р2. Компо­ ненты А и С изоструктурны с высокотемпературной Р-модификацией компонента В и образуют с ней непрерывные твердые р-растворы. Температурам начала расслоения p-раствора отвечает бинодальная

О фазовых превращениях в различных сплавах этой системы можно судить по их кривым охлаждения (рис. 12 0 ).

В сплаве 1 после первичной кристаллизации p-раствора происходит расслоение Рх -*• Р2 (фигуративная точка сплава располагается в

гичные превращения протекают в сплаве 2 , расположенном на крити­ ческой кривой к гк2, но рас­ слоение в нем записывают как Pt ^ Р2. На кривых охлаждения эти сплавы имеют соответствен­ но четыре и пять критических точек (см. рис. 12 0 ).

Сплав 3 (располагается на монотектоидной кривой ЬгЬ2) имеет четыре критические точки, отвечающие соответ­ ственно температурам начала и конца кристаллизации Р-раство- ра и начала и конца монотек­ тоидной реакции pt -► а + Р2; сплав 4 имеет пять критических точек (монотектоидной реакции Pt -* а + р2 в этом сплаве предшествует полиморфное превращение р -*• а ) и т.д.