7.2.4. Диаграмма состояния для сплавов, образующих химические соединения (IV рода)

Химическое соединение характеризуется определенным соотношением компонентов, а это отражается на диаграмме состояния вертикальной линией, проходящей на оси абсцисс через точку, отвечающую соотношению компонентов в химическом соединении. Если компоненты А и В образуют химическое соединение А_nВ_m, то, следовательно, на n + m его атомов приходится n атомов А и m атомов В.

Химическое соединение устойчиво, если его можно нагреть без разложения до расплавления, и неустойчиво, если при нагреве оно разлагается. В зависимости от этого могут быть два вида диаграмм. Кроме того, возможно образование нескольких химических соединений между двумя компонентами, а также растворимость на базе химического соединения – эти обстоятельства также находят отражение в диаграмме.

А) Диаграмма с устойчивым химическим соединением

Предположим, что оба компонента образуют одно устойчивое соединение А_nВ_m, причем и это соединение, и чистые компоненты не образуют в твердом состоянии растворов (рис.36).

Рис.36. Диаграммы состояния с устойчивыми химическими соединениями (IV рода)

Компонентами системы являются вещества А и В, а твердыми фазами – А, А_nВ_m и В. Из четырех возможных в этой системе фаз могут существовать три L, A, A_nB_m или L, B, A_nB_m.Химическое соединение устойчиво. Оно плавится при постоянной температуре.Химическое

соединение можно рассматривать как однокомпонентную систему, тогда при плавлении с=0.

Б) Диаграмма с неустойчивым химическим соединением

Два компонента образуют неустойчивое химическое соединение, которое при нагреве до определенной температуры разлагается на жидкость и один из компонентов, т.е. не расплавляется полностью (рис.37). На линии DCF находятся в равновесии три фазы: жидкость концентрации D, кристаллы компонента В и кристаллы химического соединения A_nB_m.

а б

Рис.37. Диаграмма состояния а) с твердым раствором на базе химического соединения, б) с неустойчивым химическим соединением (IV рода).

При нагреве неустойчивое химическое соединение распадается на жидкость концентрации D и кристаллы В. При охлаждении произойдет обратная реакция:

L_D+BA_nB_m

Реакция эта подобна перитектической. Жидкость реагирует с ранее выпавшими кристаллами, но образует не новый твердый раствор, как в случае с перитектической реакции, а химическое соединение.

7.2.5. Диаграмма состояния для сплавов, испытывающих полиморфные превращения

В приведенных выше диаграммах рассматривались первичные превращения, связанные с процессом кристаллизации жидкого сплава.

При вторичной кристаллизации вследствие изменения растворимости с изменением температуры выделяются вторичные кристаллы. Вторичная кристаллизация наблюдается в тех случаях, где хотя бы один компонент претерпевает аллотропические превращения. Существование одного вещества в нескольких кристаллических формах носит название полиморфизма, или аллотропии. В рассматриваемых диаграммах с полиморфными превращениями верхняя часть диаграммы характеризует первичную кристаллизацию, нижняя – вторичную.

Превращение (на рис. 38) протекает аналогично кристаллизации эвтектики, но исходным раствором является не жидкость, а твердый раствор. Это превращение называется эвтектоидным, а смесь полученных кристаллов – эвтектоидом.

Рис. 38. Диаграммы состояния с полиморфным превращением