1.6.3. Диаграмма состояния для сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии (III рода)

Общий вид такой диаграммы состояния показан на рис. 1.10, а. Оба компонента А и В сплава неограниченно растворимы в жидком (L) состоянии, ограниченно - в твердом и не образуют химических со­единений.

Характерной особенностью данной диаграммы является то, что здесь не образуются фазы, представляющие собой чистые компоненты.

Рис. 1.10. Диаграмма состояния III рода (а), кривые охлаждения сплавов I, II, III и схемы их структур (б)

Из жидкости могут выделяться только твердые растворы α или β. Сплавы, составы которых расположены в области α и β, кристалли­зуются аналогично сплавам предыдущей диаграммы состояния (см. рис. 1.9). В этих областях образуются однородные твердые α-раствор - с атомной решеткой компонента А и β-раствор - с атомной решеткой компонента В. Предельная растворимость компонента В в А определяется линией DF, а А в В - линией ЕК.

Рассмотрим превращения, происходящие в сплаве I (рис. 1.10, б). После полного затвердевания в точке 2_I, кристаллы имеют состав х_i и сохраняют его до точки 3_I. При дальнейшем охлаждении концен­трация компонента В в твердом α-растворе уменьшается до значения, соответствующего точке F. Определим фазовый состав данного спла­ва при температуре t_I, используя правило отрезков. Через точку m про­ведем горизонтальную линию до пересечения с линиями диаграммы DF и ЕК. Проекции точек пересечения а и b на ось концентрации ука­жут состав фаз. Твердый α-раствор имеет состав, соответствующий х_а, а твердый β-раствор - состав, соответствующий К. По мере уменьше­ния концентрации в твердом α-растворе часть компонента В выделяет­ся из раствора и образует отдельные кристаллы компонента β, называе­мые вторичными (β_II), которые обычно располагаются по границам зерен. Конечная структура данного сплава будет состоять из двух фаз (α+β_II).

В сплавах II и III при температуре точек 2 в равновесии находится жидкая фаза состава точки С и твердая фаза состава точки D для спла­ва II и точки E для сплава III. При температуре точки 2 из оставшейся жидкости состава точки С одновременно выделяются зерна α-твердого раствора (точка D) и β-твердого раствора (точка Е), образуя эвтек­тику (α + β). Структура сплавов, лежащих левее точки С, состоит из α-кристаллов, эвтектики (α + β) и кристаллов β_II, а структура сплавов правее точки С - из β-кристаллов и эвтектики (α + β). Фазовые со­стояния сплавов и их структуры в различных областях диаграммы указаны на рис. 1.10, а.

Диаграмму такого типа имеет система Pb-Sn.

1.6.4. Диаграмма состояния для сплавов, компоненты которых образуют устойчивое химическое соединение (IV рода)

.

Оба компонента сплава неограниченно растворимы в жидком состоя­нии, а в твердом состоянии образуют устойчивое химическое соедине­ние. Общий вид данной диаграммы состояния показан на рис. 1.11, а. Химическое соединение А_nВ_m характеризуется определенным соотно­шением компонентов, которое отражается на диаграмме вертикальной линией, проходящей через точку оси абсцисс, отвечающую соотноше­нию компонентов в химическом соединении. Это означает, что в дан­ном соединении на n атомов компонента А приходится m атомов ком­понента В.

Легко заметить, что диаграмма как бы составлена из двух диаграмм I рода. Левая часть образована компонентом А и химическим соеди­нением A_nB_m, а правая - компонентом В и соединением A_nB_m. Точка С на диаграмме соответствует концентрации компонентов в химиче­ском соединении. В сплавах, лежащих левее точки С, компонента А больше, чем в химическом соединении A_nB_m, и структура этих сплавов состоит из смеси А и A_nB_m. Структура сплавов, лежащих правее точ­ки С, состоит из смеси В и A_nB_m. Кристаллизация таких сплавов не от­личается от кристаллизации сплавов, описанных ранее для механических смесей. Характерной особенностью этой диаграммы является то, что в ее левой части образуется эвтектика, состоящая из кристал­лов А и химического соединения A_nB_m (точка Е₁), в правой части - эв­тектика из кристаллов В и химического соединения A_nB_m (точка Е₂).

Рис. 1.11. Диаграмма состояния IV рода (а) и кривые охлаждения сплавов I, II и схемы их структур (б)