1.1.2 Диаграмма плавкости системы с простой эвтектикой

Рис. 9 Вид диаграммы плавкости системы с простой эвтектикой

 температуры кристаллизации чистых веществ А и В.

Е – точка эвтектики

L_AB – область жидкого раствора веществ А и В;

S_A – кристаллы вещества А ;

S_В – кристаллы вещества В ;

L_AB+ S_A – двухфазная область, включающая в себя жидкий раствор и кристаллы вещества А;

– двухфазная область, включающая в себя жидкий раствор и кристаллы вещества А;

L_AB+ S_В – двухфазная область, включающая в себя жидкий раствор и кристаллы вещества В;

S_A+ S_B – двухфазная область, включающая кристаллы вещества А и кристаллы вещества В;

линия ликвидуса - линия зависимости состава жидкой фазы от температуры;

По поводу линии солидуса есть два подхода: если рассматривать линию солидуса, как линию зависимости состава твердой фазы от температуры, то поскольку в левой области диаграммы L_AB+ S_A выпадают кристаллы чистого вещества А, а в правой L_AB+ S_В – чистого вещества В, то с этой точки зрения линии солидуса  это и. Однако, часто в учебной литературе рассматривают линию солидуса, как линию, ниже которой в системе существуют только твердые фазы. Тогда линия солидуса это . В последнее время часто также используют такое понятие, как эвтектическая горизонталь: это линия.

Какие типы кривых охлаждения характерны для такой диаграммы плавкости?

Изобразим снова диаграмму плавкости с простой эвтектикой, но уже не будем указывать на ней природу фаз в каждой области. Ниже приведена такая диаграммы, а рядом кривые охлаждения. Первая из приведенных кривых охлаждения – это кривая охлаждения чистого вещества А ( о ней рассказывали ранее).

Рис. 10

Охлаждение расплава точки a.

Участок ab: охлаждение расплава,

k = 2 ( А и В); f =1 (жидкая фаза- расплав); = 2 1+10 =2.

Участок bce: дальнейшее охлаждение расплава приводит к выпадению кристаллов чистого вещества А. k = 2 ( А и В); f =2 (жидкая фаза + кристаллы А); = 2 2+1 0 =1.

По диаграмме плавкости видно, как меняется состав жидкой фазы при охлаждении:

Состав жидкой фазы: от точки b до E, при этом состав твердой фазы не меняется, это кристаллы чистого вещества А. Последние капли жидкости имеют состав точки E.

Участок ee₁ : при достижении системой температуры эвтектики, в равновесии будут находиться три фазы: кристаллы вещества А, кристаллы вещества В, а также расплав эвтектического состава. k = 2 ( А и В); f =3; = 2 3+1 0 =0. На кривой охлаждения горизонтальный участок.

Участок e₁d : дальнейшее охлаждение кристаллов А и кристаллов В. k = 2 ( А и В); f =2 (кристаллы А и кристаллы В); = 2 2+1 0 =1.

Что такое эвтектика?

При охлаждении расплава точки g (так называемого эвтектического расплава) кривая охлаждения имеет вид похожий на кривую охлаждения чистого вещества. Но следует помнить, что кристаллизующаяся из этого расплава эвтектика – это не чистое вещество, а механическая смесь кристаллов А и В. Такая смесь обладает особыми свойствами, она имеет наиболее низкую во всей системе температуру плавления.

Рассмотрим схематично микроструктуру сплавов, получаемых при охлаждении расположенных в разных частях диаграммы плавкости смесей. Пусть это будут : чистое вещество А (1), смесь до эвтектики (2), эвтектическая смесь (3), смесь после эвтектики(4) и чистое вещество В(5). Обозначим условно кристаллы вещества А оранжевым цветом, а кристаллы вещества В – зеленым.

Два крайних фрагмента (1) и (5) показывают, что по мере охлаждения чистых веществ их выпадающие кристаллы беспрепятственно растут. Мелкодисперсная смесь кристаллов А и В (3), представляющая собой эвтектику, изображена коричневым цветом. В случае смеси, расположенной на диаграмме до эвтектики (2), после охлаждения ее в сплаве будут находиться крупные кристаллы вещества А и эвтектика. В случае охлаждения смеси, расположенной на диаграмме после точки эвтектики (4), в сплаве будут находиться кристаллы вещества В и эвтектика.

Чему будет равно число фаз при этом? Это будут две твердые фазы: кристаллы А и кристаллы В.

Эвтектика это на фаза, а механическая смесь кристаллов А и В. Почему в эвтектике кристаллы мелкие? При наступлении эвтектического превращения жидкость становится одновременно насыщенной обоими компонентами . При кристаллизации одного из них в какой-то точке объема системы происходит обогащение окружающего этот кристаллик объема вторым компонентов, что создает благоприятные условия для кристаллизации второго компонента. То есть в непосредственной близости от кристалла первого компонента появляется кристалл второго, что препятствует их дальнейшему росту. Появляется мелкодисперсная смесь этих кристаллов –эвтектика.