Диаграмма с эвтектикой

Оба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии, ограниченно в твердом и не образуют химических соединений.

Компоненты: A,В.
Фазы: L, α, β.
В сплавах такого рода возможно существование: жидкой фазы, твердого раствора компонента Bв A, который мы будем называть α-раствором, и твердого раствора компонента А в В, который обозначим через β. В этих сплавах возможно нонвариантное равновесие при одновременном сосуществовании трех фаз: L, α, β. В зависимости от того, какая реакция протекает в условиях существования трех фаз, могут быть два вида диаграмм: диаграмма с эвтектикой и диаграмма с перитектикой.
Диаграмма с эвтектикой
В этой системе не образуются фазы, представляющие собой чистые компоненты. Из жидкости могут выделяться только твердые растворы α или β. Следовательно, около вертикалей А и В , соответствующих чистым компонентам, находятся области существования твердых растворов α или β. Предельная растворимость компонента В в Аопределяется линией DF,а предельная растворимость А в В — линией CG.
Сплавы,    находящиеся    между этими двумя   линиями, nbsp;  находятся за пределами  растворимости
двухфазными,   состоящими из α + β. Окончание кристаллизации происходит по эвтектической реакции
L → α + β
Линия ЛЕВявляется на этой диаграмме линией ликвидус, линия ADCB— линией, солидус. Зная правило фаз и правило отрезков, можно проследить за процессом кристаллизации любого сплава.
Кристаллизация сплава I . Выше точки 1сплав находится в жидком состоянии. Вточке 1начинается процесс кристаллизации. Выделяются кристаллы твердого раствора а, концентрация которого изменяется по кривой а— 2, а состав жидкости изменяется по кривой 1 — b.Вточке 2кристаллизация закончится, и полученные кристаллы твердого раствора должны иметь (для равновесной кристаллизации) концентрацию исходной жидкости. Эти кристаллы не претерпевают изменений до точки 3, лежащей на линии предельной растворимости. Ниже этой точки твердый раствор α является пересыщенным и выделяет избыточные кристаллы. Такими кристаллами являются кристаллы β-твердого раствора, что определяют, применяя правило рычага для сплава, лежащего внутри двухфазной области α+β(т. е. для сплава ниже линии DF).
Состав твердого раствора α изменяется по кривой 3— F, вследствие выделения кристаллов βконцентрации G.Количество кристаллов βпри охлаждении увеличивается. Количество кристаллов β, выделившихся изсплава I, характеризуется отрезком от вертикали Iдо линии 3—F.
Кривая охлаждения исхемы структур этого сплава при различных температурах показаны на рис.
Кристаллы β, выделившиеся из твердого раствора, называются вторичными кристаллами и часто обозначаются символом βIIв отличие от первичных β-кристаллов (βI), выделяющихся из жидкости. процесс выделения вторичных кристаллов из твердой фазы носит название вторичной кристаллизации в отличие от процесса первичной кристаллизации, когда кристаллы (первичные) образуются в жидкой
фазе.
Нужно отметить, что сплав, концентрация которого лежит левее точки F,не будет иметь вторичных выделений β-кристаллов.
Так как линия CGв отличие от линии FD изображена на рис.  вертикальной, т. е. растворимость компонента Л в β не зависит от температуры, то вторичных выделений α-кристаллов нет, но они были бы, если бы линия CGбыла наклонена вправо, т. е. растворимость уменьшалась бы с понижением температуры.
Точка Dдля твердого раствора α показывает максимальную растворимость компонента В в компоненте А при наиболее благоприятных условиях.
Кристаллизация сплава II. При кристаллизации этого сплава, в отличие от предыдущего, при достижении горизонтальной линии DECнаступает нонвариантная реакция. В равновесии находятся три фазы — жидкость E, α-кристаллы состава точки Dи β-кристаллы состава точки С. Индекс возле символа, обозначающего фазу, показывает состав фазы. Например, α Dозначает твердый раствор α состава точки D.По достижении температуры, соответствующей горизонтали DEC,наступает
эвтектическая реакция — из жидкости выделяются кристаллы обоих твердых растворов:
LE→ α D + βC
Реакция эта нонвариантна, так как при двух компонентах в реакции участвуют три фазы (с = к — f + + 1=2-3+1=0).
Все три фазы, участвующие в реакции, имеют определенные составы (проекции точек E, Dи С) и температура их превращения постоянна.
В   результате   кристаллизации сплава II, кроме первичных (выделившихся при охлаждении от точки 1 до точки 2) кристаллов а, образуется еще эвтектика α + β.
При дальнейшем охлаждении вследствие изменения растворимости α-кристаллы выделяют вторичные кристаллы βIIи при нормальной температуре α-кристаллы (как первичные, так и входящие в эвтектику) будут иметь состав, отвечающий точке F.
Кривая охлаждения сплава II и структуры этого сплава показаны на рис.
Выделение вторичных кристаллов из эвтектических составляющих обычно не обнаруживается при микроскопическом исследовании, так как вторичные выделения объединяются с такой же (одноименной) фазой эвтектики.
Несмотря на многообразие структурных составляющих  окончательно охлажденный сплав содержит только две фазы α и β, и правило фаз, если его применить ниже линии DEпокажет все количество α- и β-фаз независимо от того, в какой структурной форме они находятся.

 

Диаграмма состояния с эвтектикой
Кривая охлаждения и схемы структур сплава I
Кривая охлаждения и схемы структур сплава II

Источники:

  1. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа. Банных О. А., Будберг П.Б., Алисова С. П. и др. Металлургия, 1986 г.
  2. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди. под ред. Шухардина С.В. Наука, 1979 г.
  3. Диаграммы состояния двойных металлических систем ред. Лякишева Н.П.Машиностроение, 1996-2000 г.