Диаграммы состояний с образованием механической смеси компонентов с эвтектикой

На рис. 2а показана диаграмма состояний сплавов, где ком­поненты полностью не растворяются в жидком состоянии и образуют смесь.

Сплав II является эвтектическим (наиболее легкоплавким). Он кристаллизуется при самой низкой температуре с одновремен­ным выделением кристаллов двух компонентов А и В, т.е. эв­тектика двухфазна. Так как кристаллизация происходит с большим переохлаждением жидкости, что обуславливает зарождение большого числа центров кристаллизации, то структура эвтектики характери­зуется мелкозернистостью.

Эвтектическое превращение сплава II протекает изотермически на участке 3 - 3' при постоянной концентрации фаз, так при крис­таллизации существует три фазы: компонент А, В и жидкость. Число степеней свободы С = К - Ф + 1 = 2 – 34 - 1 = 0. Для эв­тектики характерно определенное количественное соотношение ком­понентов (фаз), которое сохраняется во всех сплавах данной сис­темы. Так для данного случая

Следовательно, эвтектикой называется мелкодисперсная смесь двух компонентов (фаз), которая кристаллизуется из жидкости оп­ределенного химического состава при постоянной самой низкой для данной системы температуре.

В доэвтектическом сплаве I ниже линии А'е в интервале температур 1-2 из жидкости выделяются первичные крупные кристал­лы компонента А , а в заэвтектическом сплаве III в температурном интервале 4 - 5 - первичные крупные кристаллы компонента В. При достижении эвтектической температуры во всех сплавах жидкость распадается с образованием мелкодисперсной эвтектической смеем компонентов А и В. Первичные крупные зерна компонентов А, В и эвтектика являются структурными составляющими сплавов. Струк­туры, полностью, эвтектического, доэвтектического и заэвтектического сплавов показаны на рис. 26. Количество структурных состав­ляющих в сплаве может быть определено при помощи треугольника Таммана, (рис. 2 в), Вертикали в треугольнике указывают количест­во эвтектики. Высота треугольника соответствует 100%-ной эвтектике. Количество эвтектики будет уменьшаться с удалением от эвтектического сплава по закону прямой линии от 100 до 0%. Если для сплава I количество эвтектики по треугольнику будет опреде­ляться отрезками 2 - 2', то количество избыточных кристаллов ком­понента А - отрезком 2' - 2" . Так как количество эвтектика пропорционально времени ее кристаллизации, отрезок 2 – 2’ тре­угольника соответствует отрезку 2 - 2' на кривой охлаждения спла­ва I при кристаллизации эвтектики.

Количество структурных составляющих можно также определить по правилу отрезков. Для сплава.I

Рассмотренный тип диаграммы состояния имеют системы: свинец-сурьма, олово-цинк и др.

Диаграммы состояния с ограниченной растворимостью компонентов эвтектикой

На практике чаще компоненты образуют ограниченные твердые растворы. В данном случае (рис. 3) компонент B растворяется до 20% в компоненте А, образуя твердый раствор . Растворимость ограничивается линией; аа’ (20%B), Компонент А, растворяясь в В, образует твердый раствор . Предельное растворение при этом ог­раничивается линией сольвус СС’ (30%А). Рассмотренные сплавы имеют однофазное строение. В интервале концентраций a' - С’ твердые растворы и образуют эвтектическую смесь двух фаз с предельной концентрацией (т. а) и (т. С ). На линии aec при температуре происходит эвтектическое превращение . Применим правило фаз для эвтектического сплава II при температуре t_Э

С = К - Ф + 1 = 2 - 3 + 1 = 0. Значит, эвтектическая реак­ция ведет при постоянной температуре. Доэвтектические сплавы имеют структуру первичных крупных зерен , окруженных эвтектикой. Заэвтектические сплавы состоят из первичных крупных зерен , окру­женных эвтектикой.