80

в равновесии находились бы три фазы и число степеней свободы было бы равно нулю, поэтому на кривой охлаждения (рис. 3.14, б) нет горизонтальных участков. Путь кристаллизации описывается кривой Ма0b1с1.

На рис. 3.13, II, III изображены диаграммы состояния с неограничен- ной растворимостью другого типа. В экстремальных точках состав жид- кого и твёрдого растворов совпадают (Ф = 2; С = 0)

3.7.5. Диаграммы состояния системы с ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии

Различают диаграммы состояния с ограниченной раствори-

мостью в твёрдом состоянии эвтектического и перитектиче-

ского типов. Системы с ограниченными твёрдыми раствора- ми, устойчивыми при всех температурах, можно описать диа-

81

с твёрдыми растворами на основе компонента А (твёрдый раствор α) и ком- понента В (твёрдый раствор β). Линии ТАD и ТВС (линии солидуса) указывают составы твёрдых растворов, которые находятся в равновесии с расплавом. Область, ограниченная кривой ТАDF, соответствует твёрдому раствору α, а кривая ТВСG — твёрдому раствору β. Кривые DF и СG указывают составы двух равновесных твёрдых растворов. Прямая DС есть эвтектическая гори- зонталь.

Рассмотрим процесс охлаждения расплава, который характеризуется фигуративной точкой М (рис. 3.15, а). В интервале температур от Ta0

до ТС система двухфазная (Ж + кристаллы твёрдого раствора β) однова- риантная (С = 3 - 2 = 1). В точке b0 в равновесии находятся расплав со- става Y1 (точка b1) и твёрдый раствор β состава Y2 (точка b2). При темпе- ратуре ТЕ в точке d0 в равновесии находятся твёрдый раствор β соста- ва YС (точка С) и расплава состава YЕ (точка Е), из которого начинается и при охлаждении продолжается кристаллизация эвтектической смеси, со- стоящей из двух твёрдых растворов α и β, состава YDYС (точки D и С). Число степеней свободы в точке d0 равно нулю(С = 3 - 3 = 0). Характер- ным для эвтектической горизонтали является равновесие на ней трех фаз. После кристаллизации всего расплава в равновесии будут находить- ся два твёрдых раствора α и β (С = 3 - 2 = 1). При температуре Te0 точке е0

соответствует равновесие твёрдого раствора α (точка е1) и твёрдого рас- твора β (точка е2). Путь кристаллизации изображается кривой Ма0b1Е.

Если один из твёрдых растворов устойчив только до опреде- ленной температуры, тогда диаграмма состояния является пери-

тектической и представлена на рис. 3.16, а.

Процесс, при котором ранее выпавшие кристаллы твёрдого раствора взаимодействуют с расплавом с образованием нового твёрдого раствора, называется перитектическим. Рассмотрим про-

цессы, протекающие в твёрдых растворах этого типа.

При охлаждении расплава, обозначенного фигуративной точкой М до температуры Та (точка а0) начинают выпадать кристаллы твёрдого рас- твора β (точка а2). Дальнейшее понижение температуры системы приво- дит к изменению состава твёрдого раствора по кривой а2F, а состав расплава — по кривой а0С. При температуре ТС (и ниже) твёрдый рас- твор α состава YН становится устойчивым (точка Н) и из расплава начи- нают выпадать кристаллы этого твёрдого раствора. На перитектической прямой СF в равновесии находятся три фазы и число степеней свободы равно нулю (Ф = 3, С = 0). Температура ТС и состав трех фаз YС, YН, YЕ должны оставаться постоянными (точки С, Н, F). Температура ТС на- зывается перитектической. Для поддержания постоянного состава YС расплава в процессе кристаллизации твёрдого раствора α (состав YН) ра-

82

нее выпавшие кристаллы твёрдого раствора β (состав YF) должны рас- творяться. Процесс заканчивается полным исчезновением кристаллов твёрдого раствора β. При дальнейшем охлаждении двухфазной системы (расплав и твёрдый раствор α) продолжается кристаллизация твёрдого раствора α. Состав расплава меняется по кривой Сg1, состав твёрдого раствора α — по кривой Нg0. В точке g0 расплав полностью затвердева- ет. От точки g0 до точки k0 происходит охлаждение твёрдого раствора α (Ф = 1, С = 2). В области JHFL любая фигуративная точка характеризует сосуществование двух твёрдых растворов. Так, точка m0 при температу- ре Тm отвечает системе, состоящей из твёрдого раствора α (точка m1) и твёрдого раствора β (точка m2). С понижением температуры состав двух равновесных твёрдых растворов меняется по кривым HJ и EL.

3.7.6. Диаграммы состояния систем

сдальтонидными и бертоллидными фазами

Вметаллических системах твёрдые фазы переменного состава образуются не на основе чистых компонентов А и В, а на основе хи- мических соединений, плавящихся конгруэнтно или инконгруэнтно. Существуют твёрдые растворы с неограниченной и ограниченной растворимостью химического соединения и компонентов системы в твёрдом состоянии. На практике наиболее часто встречются твёрдые растворы, образованные из химических соединений с ограниченной растворимостью. В таких системах твёрдые растворы образуются на