12)Диаграммы фазовых равновесий с перитектическим превращением.

При ограниченной растворимос­ти компонентов друг в друге один из них, например В, растворяясь в А, понижает тем­пературу плавления растворов на его основе, а компонент А, растворяясь в В, наоборот, повышает Т_пл раствора, то вместо эвтекти­ческого превращения реализуется так назы­ваемое перитектическое превращение (рис. 10.11, а).

Перитек­тическое превращение, представ­ляет собой процесс образования одной фазы в результате взаимодействия двух других фаз, полностью или частично исчезающих при этом. Эту реакцию записывают так:

Ж_р + _а =b

где Ж_р — жидкость фиксированного соста­ва; a и b — твердые растворы фиксирован­ных составов.

Перитектическое превращение в двойной системе является нонвариантным (С = 0). Со­ставы трех равновесных фаз, находящихся в равновесии, определяются координатами то­чек р, а, о. Эти точки расположены в местах пересечения линий фазовой диаграммы; меж­ду этими точками может быть проведена го­ризонтальная прямая, получившая название линии перитектики (см. точки а, р, b на рис. 10.11, а).

На рис. 10.11, б приведены кри­вые охлаждения для пяти спла­вов Х_ь, Х_и Х₂, Х₃, Х₄, составы ко­торых показаны на рис. 10.11, а. На кривых охлаждения указан фазо­вый состав сплавов в различных температурных интервалах

Для сплавов, составы которых лежат в интервале от Х_а до Х_b, количество жидкой фазы при температуре Т_р недостаточно, что­бы произошло взаимодействие со всей твер­дой фазой. В итоге после перитектического превращения, кроме новой фазы, сплавы бу­дут содержать и избыточное количество пер­вичных кристаллов фазы . Для сплаваХ₁ при температуре чуть ниже Т_р доля избыточных кристаллов в сплаве будет равна Y= (Х`₁b/аb)100%.

Для сплавов, составы которых лежат в интервале от Х_b до Х_р, количество фазы при Т_р будет мало по сравнению с количеством жидкой фазы. В итоге по завершении пери­тектического превращения в сплавах сохра­нится избыточное количество жидкой фазы. В сплаве Х'₂ ее доля составит Y= (bХ`₂/bр) • 100 %.

Важной особенностью системы с перитек­тикой является то, что при температуре Т_р кристаллизация завершается только у части сплавов, претерпевающих перитектическое превращение. Как видно из диаграммы на рис. 10.11, а, для сплавов в интервале от Х_b до Х_р кристаллизация завершается ниже Т_р на ли­нии bВ'.

Линией ликвидуса (начало кристаллиза­ции) является линия А'рВ', а линиями соли-дуса — линии А'а и bВ'. Линии аС и bd. — линии растворимости. Линия ар — перитектическая горизонталь, на ней лежат три фигуративные точки (а, b и р), отвечающие составу фаз, претерпевающих нонвариант-ное превращение.

Если превращение, аналогичное перитек-тическому, происходит с участием только твердых фаз, то его называют перитектоидным.

13) Синтактическое и мотектическое равновесие.

При температуре t_m в сплавах участка n - о наблюдается равновесие Ж_т =Ж_n + _о называемое монотектическим. Монотектическое рав­новесие - это равновесие жидкости Ж_m (состава точки m) с другой жидкостью Ж_n (состава точки n) и кристаллами граничного ₀-раствора (состава точки о).

По своему характеру монотектическое равновесие напоминает эвтектическое равновесие Ж_е = _а+b, при температуре t_е нижней горизонтали ab, но отличается от него продуктами распада исходной жидкости Ж_т при смещении равновесия вправо. Эвтектическая реак­ция Ж_е = _а + b заканчивается исчезновением жидкости Ж_е т.е. образованием эвтектики +, а монотектическая реакция Ж_т = Ж_n+ _о - соответственно исчезновением исходной жидкости Ж_m с обра­зованием другой жидкости Ж_nи кристаллов _о -раствора.

Горизонталь n₀ также называют монотектической, а точку т на этой горизонтали - монотектическоп точкой.

О фазовых превращениях в различных сплавах при кристаллизации можно судить по их кривым охлаждения (рис. 44, б). Так, в сплаве х протекают следующие превращения: Ж_1-n —► Ж_2-m (расслоение), Ж_т —►Ж_П +_о (монотектическая реакция или то же расслоение, сопровождаемое кристаллизацией _о -раствора), Ж_е —► 0-b (кристализация _о -раствора),

Ж_е —► _а + b (эвтектическая кристаллизация) На кривой охлаждения этот сплав имеет три критические точки.

Несмотря на разные превращения при кристаллизации, все сплавы в твердом состоянии содержат две основные структурные состав­ляющие: кристаллы граничного -раствора (первичные, образовав­шиеся по или после монотектической реакции) и эвтектику + . Взаимное расположение этих составляющих в структуре сплавов зависит от свойств компонентов и условий кристаллизации, в част­ности, от характера расслоения (два слоя или эмульсия) и ликвации по плотности кристаллов -раствора (в интервале температур между моно- и эвтектической горизонталями).

Диаграммы состояния систем с синтектическим равновесием.

Синтектическое равновесие - это равновесие двух жидких раство­ров разного состава с кристаллами третьей фазы (обычно соединения А_тВ_n) или Ж_а + Ж_b —► А_тВ_n (рис. 45, а).

Как и на предыдущей диаграмме состояния (см. рис. 44, а), ограни­ченная растворимость компонентов А и В в жидком состоянии изо­бражается ветвями ka и kb бинодальной кривой akb. Пунктиром am'b показан скрытый максимум т` соединения А_тВ_n На основе компо­нентов А и В образуются граничные - и -растворы обычно небольшой протяженности.

А_тВ_n по реакции, обратной синтектической: A_mB_n —► Ж_а + Ж_b Кри­тическая точка к на бинодали akb не обязательно совпадает с составом соединения А_тВ_n.

В сплаве S₁ отвечающем по составу соединению А_тВ_n, фазовые превращения при кристаллизации протекают в две стадии: Ж_2-b —► Ж_1-a (расслоение) и Ж_а + Жb — А_тВ_n (синтетическая реак­ция). Особенность этого единственного сплава заключается в том, что жидкие фазы Ж_а и Ж_b (их доли при температуре t_s измеряются отно­шениями отрезков sb/ab и sa/ab) полностью, без какого-либо остаткарасходуются на образование соединения А_тВ_n. Поэтому на кривой охлаждения сплав s_t имеет две критические точки (рис. 45, б), а в структуре - только кристаллы соединения А_тВ_n

В остальных сплавах участка а - b соотношение между долями жидких фаз Ж_а и Ж_b при температуре t_s отличается от аналогичного соотношения в сплаве s₁ (sb/as), поэтому по окончании синтектической реакции остается одна из жидких фаз - Ж_а в сплавах участка а - s и Ж_b в сплавах участка s- b.

Рис.46

Если соединение А_тВ_n по составу отвечает одной из концевых точек горизонтали ab (рис. 46), то такую горизонталь нельзя назвать синтектической. Нетрудно видеть, что горизонталь ab отвечает темпе­ратуре t_a кристаллизации конгруэнтно плавящегося соединения А_тВ_n из жидкости Ж_а, т.е. Ж_а ->А_тВ_n, во всех сплавах участка а - b (см. также рис. 25). Присутствующая же в сплавах третья фаза (вторая жидкость Ж_b) в этом превращении участия не принимает.

Данную диаграмму состояния можно рассматривать как переход­ную от диаграммы состояния системы с конгруэнтно плавящимся сое­динением, участвующим в монотектическом равновесии, к предыдущей диаграмме состояния системы с соединением, участвующим в син-тектическом равновесии. Такой переход возможен, например, при изменении внешнего давления.