1097

с

а

6

Рис. 130

разрезов ab, пересекающих область Ак ^построен на рис. 130. Кривая ликвидуса этого разреза (рис. 130, б) состоит из четырех участков

(рис. 130, а), поэтому след от сечения бинодальной поверхности начала расслоения изобразится кривой 3'4'5'. Следует оговорить положение точки 4' на критической кривой kkv Поскольку в системе А - В кри­ тическая точка к находится при более высокой температуре, чем точки m и л на монотектической горизонтали Ап, то температура точки 4' принята более высокой, чем температуры точек 3 ' и 5'. Кроме того, точка 4' на кривой начала расслоения 3'4 '5' является точкой макси­ мума, хотя это и не обязательно.

Температурам начала монотектической реакции Ж 1 ■* Ж2 + А, по­ мимо кривой 3 '5 \ отвечает также кривая 3'2' (точка З'находится при более высокой температуре, чем точка 2 \ а температурам конца этой реакции - соответственно кривая 2'5 ' (аналогично, точка 5 ' находится при более высокой температуре, чем точка 2'). Таким образом, монотектическая реакция Ж х -*• Ж2 + А протекает в сплавах участка 2 - 5 (область Afctn на рис. 144, а) в интервале температур между кривыми 2'3'5' и 2'5'. Остальные кривые а ', 1'6’7' и 7’Ьt представляют собой следы от сечения линейчатых поверхностей начала кристаллизации эвтектик А + С, А + В и В + С.

§54. Диаграмма состояния системы

снонвариантным монотектическим равновесием

1.Проекция системы и кристаллизация сплавов

Если область расслоения имеет большие размеры, то ее граница mMkyNn может пересечь кривую е уЕ кристаллизации эвтектики А + С (рис. 131). Тогда ограниченная растворимость компонентов в жидком состоянии будет наблюдаться не только в области первичной кристал­ лизации компонента А (как в предыдущей системе, см. рис. 127), но и в области кристаллизации компонента С. Точки М и N, в которых пересекаются кривые mkуп и е уЕ, находятся при одной и той же тем­ пературе f/и (или ад, поскольку отрезок MN - это одна из конод, харак­ теризующих равновесие жидких растворов Жд| ^ Жц при расслоении.

Критическая точка к у является точкой максимума на кривой

Mk1N (ti(l > tM), так как по мере

удаления от эвтектической кривой eJE (а точнее - от ее

частей е,М и NE) в сторону компонента С температура начала его кристаллизации по­ вышается.

Рис. 131

Главная особенность рассматриваемой системы - нонвариантное монотектическое равновесие Жм ~ Ж^ + А + С при температуре fм (или f/y) в сплавах треугольника ANC. По характеру это равновесие напоминает эвтектическое равновесие Же ~ А + В + С при темпера­ туре f£, но отличается от него тем, что в равновесии с исходной жидкой фазой Жщ, помимо двух образующихся твердых фаз А и С, находится еще одна жидкая фазаЖ^.

Рис. 132

tN - *е

Жм), Жи - е -------*• А + С (вновь кристаллизация эвтектики А + С) и

ЖЕ—>.д + В + С (кристаллизация эвтектики А + В + С). Кривая охлаж­ дения этого сплава с четырьмя критическими точками показана на рис. 132. Аналогично сплаву 1 кристаллизуются сплавы области CetM с той лишь разницей, что в них выпадают первичные кристаллы ком­ понента С.

Сплав 2 из области АЬМ от сплава 1 отличается тем, что в нем монотектической реакции Жм -* Жм + А + С предшествует не кристалли­ зация эвтектики А + С, а монотектическая реакция Ж1 -* Ж2 + А. Пол­ ностью фазовые превращения в сплаве 2 можно записать как

%N - E — ► А + С и Же —► А + В + С . В итоге, на кривой охлаждения этого сплава наблюдаются те же четыре критические точки, что и у сплава 1 (см. рис. 132). Аналогичные превращения протекают в сплаве 3 из области Ск1М, но при первичной кристаллизации и в ходе первой монотектической реакции в нем образуются кристаллы компонента С:

имеет четыре критические точки (см. рис. 132).

Если фигуративная точка сплава находится в области Ckt N, то фа­ зовые превращения в таком сплаве от превращений в сплаве 3 будут отличаться только характером первой монотектической реакции. В частности, в сплаве 4 после первичной кристаллизации компонента

Если фигуративная точка сплава находится на отрезке Cklt то по окончании первичной кристаллизации компонента С жидкая фаза принимает состав критической точки /сг При дальнейшем понижении температуры в интервале tki - tM она разделяется на два слоя Ж1 и Ж,, продолжая выделять кристаллы компонента С. Так, превращения

f5“ tk1

в сплаве 5 можно записать как Ж5 _ /<1-------* С,

-N

и далее Жм — *ЖМ + А + С и т.д.

Фазовые превращения в сплавах области М/схЛ/ начинаются с рас­ слоения Жх -* Ж2 или Ж2 -*• Жх в зависимости от того, где (левее или правее критической кривой kkt) находится фигуративная точка сплава. Остальные превращения аналогичны превращениям в сплавах 3 - 5 из области CMkiW.

Наконец, в сплавах области mMNn наряду с расслоением Ж1 -* Ж2 или Ж2 -*• Жг протекает монотектическая реакция Ж1 -* Ж2 + А. В спла­ вах, расположенных на отрезке AN, эта реакция заканчивается при температуре fM (или tN), а в сплавах области mbNn - при более высо­ ких температурах. Кроме того, в сплавах области bMN (части треуголь­

+ А + С при температуре tM.

туре начала кристаллизации компонента А или расслоения, вторая и третья точки - температурам начала и конца монотектической ре­ акции Ж1 Ж2 + А, четвертая - температуре начала кристаллизации эвтектики А + В (или А + С) и, наконец, пятая критическая точка - тем­ пературе кристаллизации эвтектики А + В + С. В сплаве 6, расположен­ ном в области mMNn на отрезке AN, т.е. на стороне треугольника ANC,

+ в + С (кристаллизация двойной и тройной эвтектик).

Аналогичные превращения претерпевают сплавы области akib, расположенные левее линии Мk t (область aktM), с той только разницей, что в них синтектическая реакция заканчивается исчезновением жид­ кости Ж2, а из оставшейся жидкости Ж х после кристаллизации соеди­ нения М выпадают эвтектики А + М и А + М + С.

Изотермические разрезы этой системы во многом напоминают изотермические разрезы системы с двойным конгруэнтно плавящимся соединением (см. § 43), поэтому их мы не рассматриваем.

Политермический разрез М - С (рис. 134) относится к числу частично квазибинарных. Триангуляция с помощью этого разреза возможна только при температурах ниже точки 2 ' (см. также § 47). Построение других политермических разрезов не представляет особых трудностей.

§56. Диаграмма состояния системы

снонвариантным синтектическим равновесием

1.Проекция системы

Тройная система А - В - С с нонвариантным синтектическим рав­ новесием Жэ f Жо ** М + С, где М - двойное соединение (рис. 135), объединяет элементы строения по меньшей мере таких систем, как с двойным конгруэнтно плавящимся соединением (см. § 43) и с моновариантным синтектическим и нонвариантным монотектическим рав­ новесиями (см. §§ 56 и 55).

Ограниченная растворимость компонентов в жидком состоянии наблюдается не только в области e l E1SQE2e2 первичной кристалли­ зации соединения М, но и в области e4E1SQE2e3 кристаллизации компо­ нента С. В результате границы области aS kflb, в которую проектирует­ ся бинодальная поверхность начала расслоения, изображаются тремя политермическими кривыми aS, bQ и Skt Q. Кривые aS и ЬО изображают переменные составы жидких растворов Ж1 и Ж2, участвующих в моновариантном синтектическом равновесии Ж1 + Ж2 ** М. При кристал­ лизации сплавов синтектическая реакция Жг + Ж2 — /И начинается на линейчатой поверхности, которая проектируется в область aSQb.

На бинодальной поверхности начала расслоения (область aS k^b) имеется кривая kkv соединяющая верхнюю (к) и нижнюю (/сх) крити­ ческие точки. Как и в предыдущей системе (см. рис. 133), точка к не обязательно совпадает с составом соединения М (см. § 28). Анало­ гично, точка k t не обязательно располагается на частично квазибинарном разрезе М - С (см. ниже).

Политермические кривые k,S и k,Q изображают переменные сос­ тавы жидких растворов ЖАи Ж2,из которых один распадается с обра­ зованием другого (и наоборот) и кристаллов компонента С по монотектической реакции Ж1 Ж2 + С (сплавы области CktS) или Ж2 -*■ -► Ж! + С (сплавы области CkjQ). Температурам начала этих реакций отвечают две линейчатые поверхности, которые проектируются в об­ ласти CkiS и CktQ.

Нонвариантное синтектическое равновесие Ж$ + Жо ^ М + С наб­ людается при температуре ts (или (Q) в сплавах четырехугольника MSCO. По характеру это равновесие напоминает перитектическое (см. § 41 или 45) или перитектоидное (см. § 53). При кристаллизации сплавов во взаимодействие вступают две исходные жидкие фазы и Жо, составы которых изображают концевые точки одной диагонали

SQ четырехугольника МSCO, а составы образующихся твердых фаз М и С - концевые точки другой диагонали МС. Таким образом, синтектическая реакция Ж$ + + Жо -*■ М + С протекает ’’крест накрест” и другие ее варианты невозможны из-за нарушения материального баланса по компонентам.

Рис. 135 С

В принципе, эта реакция может протекать и по схеме )KQ + Жд + X ■* у, где X и У - твердые фазы; тогда фигуративная точка образующейся фазы У будет распо­ лагаться внутри конодного треугольника, образованного тремя исходными фазами (как в случае дважды перитектического равновесия, см. гл. 11, § 41). Нонвариантное равновесие типа )KQ + Жд + X «=* У сочетает в себе признаки синтектического и перитектического равновесий, поэтому его можно назвать синтектико-перитекти- ческим.

Взависимости от состава сплавов синтектическая реакция Ж$ +

+Ж0 -*■ М + С заканчивается по-разному. В сплавах диагонали МС четырехугольника MSCQ эта реакция протекает с одновременным ис­ чезновением обеих исходных фаз Ж5 и Жо, поэтому в твердом сос­ тоянии эти сплавы оказываются двухфазными М + С. В сплавах треу­ гольника MSC реакция заканчивается исчезновением только одной жидкости Жо (с остатком второй жидкости Жд), в результате эти спла­ вы, как и остальные сплавы треугольника АМС, заканчивают кристал­

жидкости Жь при температуре более высокой, чем t$ (или (Q ) . В момент окончания этой реакции в равновесии оказываются жидкость Жа и кристаллы соединения М, доли которых измеряются отношениями отрезков 5М/а2М и 5а2/а 2М. По этой причине в сплаве 5 не протекает вторая синтектическая реакция. При дальнейшем понижении темпе­

точками показана на рис. 136.

Наконец, в сплаве 6 при кристаллизации протекают следующие фа-

U ~ (а4

*s

Ж3 + Жо — *М + С (синтектическая реакция, оканчивающаяся, как и

в сплаве 3, исчезновением жидкой фазы Ж<з), Ж3 _ £ ---------- М + С и

%

Же — >• А + М + С (кристаллизация двойной и тройной эвтектик). На кривой охлаждения этот сплав имеет четыре критические точки (см. рис. 136).

3. Изотермические и политермические разрезы

Изотермические и политермические разрезы этой системы мало чем отличаются от разрезов системы с двойным конгруэнтно плавящимся соединением (см. § 43), поэтому мы их не рассматриваем.

В отличие от квазибинарного разреза М - С в названной системе (см. рис. 93), политермический разрез М - С в рассматриваемой сис­ теме относится к числу частично квазибинарных, и триангуляция с его помощью возможна лишь при температурах ниже f3 (или (Q).

Глава 15. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРОЕНИЯ ДИАГРАММ

СОСТОЯНИЯ ТРОЙНЫХ СИСТЕМ

Рассмотрение различных типов тройных систем позволяет отметить ряд общих закономерностей в их строении. Знание этих закономер­ ностей, безусловно, полезно для закрепления навыков ’’чтения” диаг­ рамм состояния тройных систем как в виде проекций, так и различных разрезов.