Диаграмма состояния сплавов механических смесей. Эвтектика. Эвтектический сплав.

Рисунок 1 — Диаграмма состояния сплавов с отсутствием растворимости компонентов в твердом состоянии и кривые охлаждения сплавов

а — диаграмма состояния сплавов с отсутствием растворимости компонентов в твердом состоянии; б — кривые охлаждения сплавов

Диаграмма состояния. Диаграмма состояния сплава.

Проведем анализ диаграммы состояния.

Диаграмма состояния сплавов твердых растворов с неограниченной растворимостью
Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых образуют химические соединения

1. Количество компонентов: К = 2 (компоненты А и В);
2. Число фаз: f = 3 (кристаллы компонента А, кристаллы компонента В, жидкая фаза).
3. Основные линии диаграммы:

  • линия ликвидус acb, состоит из двух ветвей, сходящихся в одной точке;
  • линия солидус ecf, параллельна оси концентраций стремится к осям компонентов, но не достигает их.

Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
Диаграмма состояния сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии (переменная растворимость)

4. Типовые сплавы системы.

  • а) Чистые компоненты, кристаллизуются при постоянной температуре, на рисунке 1, позиция б показана кривая охлаждения компонента А;
  • б). Эвтектический сплав – сплав, соответствующий концентрации компонентов в точке с (сплав I). Кривая охлаждения этого сплава, аналогична кривым охлаждения чистых металлов (рисунок 1, позиция б);

Эвтектика – мелкодисперсная механическая смесь разнородных кристаллов, кристаллизующихся одновременно при постоянной, самой низкой для рассматриваемой системы, температуре.

При образовании сплавов механических смесей эвтектика состоит из кристаллов компонентов А и В: эвтектика (кр. А + кр. В)

Процесс кристаллизации эвтектического сплава I (см. Кристаллизация сплавов. Кристаллизация металлов и сплавов.): до точки 1 охлаждается сплав в жидком состоянии. При температуре, соответствующей точке 1, начинается одновременная кристаллизация двух разнородных компонентов. На кривой охлаждения отмечается температурная остановка, т.е. процесс идет при постоянной температуре, так как согласно правилу фаз в двухкомпонентной системе при наличии трех фаз (жидкой и кристаллов компонентов А и В) число степеней свободы будет равно нулю (С = 2 — 3 + 1 = 0). В точке 1 процесс кристаллизации завершается. Ниже точки 1 охлаждается сплав, состоящий из дисперсных разнородных кристаллов компонентов А и В.

  • в) Другие сплавы системы аналогичны сплаву II, кривую охлаждения сплава см на рисунке 1, позиция  б.

Процесс кристаллизации сплава II (см. Кристаллизация сплавов. Кристаллизация металлов и сплавов.): до точки 1 охлаждается сплав в жидком состоянии. При температуре, соответствующей точке 1, начинают образовываться центры кристаллизации избыточного компонента В. На кривой охлаждения отмечается перегиб (критическая точка), связанный с уменьшением скорости охлаждения вследствие выделения скрытой теплоты кристаллизации. На участке 1–2 идет процесс кристаллизации, протекающий при понижающейся температуре, так как согласно правилу фаз в двухкомпонентной системе при наличии двух фаз (жидкой и кристаллов компонента В) число степеней свободы будет равно единице (С = 2 — 2 + 1 = 1). При охлаждении состав жидкой фазы изменяется по линии ликвидус до эвтектического. На участке 2–2 кристаллизуется эвтектика. Ниже точки 2 охлаждается сплав, состоящий из кристаллов первоначально закристаллизовавшегося избыточного компонента В и эвтектики.

Теория сплавов. Основы теории сплавов.
Механическая смесь. Твердый раствор. Химические соединения.

Рисунок 2 — Схема микроструктур сплавов механических смесей

а – доэвтектический; б – эвтектический; в – заэвтектический

5. При проведении количественного структурно-фазового анализа, конода, проведенная через заданную точку, пересекает линию ликвидус и оси компонентов, поэтому состав твердой фазы или 100 % компонента А, или 100 % компонента В.