5.2.3 Двойная диаграмма состояния перитектического типа

Для сплавов двух компонентов, ограниченно растворимых в твердом состоянии и сильно различающихся температурами плавления, присуща диаграмма состояния перитектического типа. Пример такой диаграммы приведен на рис. 5.5. На этой диаграмме линия D - C -E является линией перитектического равновесия; при температуре перитектического равновесия возможно сосуществование трех фаз: твердых растворов ,  и жидкости.

Сплавы, лежащие левее точки D и правее точки E, кристаллизуются как сплавы в системах с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. После кристаллизации в условиях медленного охлаждения они состоят из кристаллов  или .

В сплавах, расположенных в концентрационном интервале D - E, кристаллизация происходит в два или три этапа. Сначала из жидкости (сплав 1) выделяются кристаллы -твердого раствора. В условиях медленного охлаждения при достижении температуры перитектического равновесия в сплаве находятся две фазы - ж и . При этой температуре возможно трехфазное равновесие. Однако для появления третьей фазы (кристаллов -твердого раствора) охлаждение до перитектической температуры недостаточно. Термодинамический стимул к зарождению и росту кристаллов появляется при некотором охлаждении относительно перитектической температуры.

При температуре Т=Т_перит - Т происходит второй этап кристаллизации - перитектическое превращение. Перитектическая кристаллизация, в отличие от эвтектической, представляет собой взаимодействие жидкого раствора с ранее образовавшимися первичными кристаллами -твердого раствора. В результате реакции получаются кристаллы нового твердого раствора . Перитектическую реакцию можно записать следующим образом: ж_E + _D  _C.

Зарождение и рост кристаллов -твердого раствора при перитектической реакции может идти различным путем. Чаще всего -кристаллы зарождаются на поверхности первичных -кристаллов в результате их взаимодействия с жидкостью. В этом случае вокруг -кристаллов может образоваться оболочка из -кристаллов, изолирующая первичные -кристаллы от жидкости.

1 2 Т ж 1 ж 2

Т_А a - a -

ж +  -_-  ж

-_ 

ж 

-_- b b’ -_-_ f g g’

g f 

D b C E ж+  

h Т_В

  +  

А В

% В

а б

Рисунок 5.5 - Диаграмма двухкомпонентной системы с перитектикой (а) и кривые охлаждения (б)

Дальнейший рост -кристаллов происходит посредством диффузии атомов компонентов через образовавшийся слой кристаллов -твердого раствора. Поскольку диффузия в твердой фазе идет медленно, отклонение от равновесия в реальных сплавах перитектического типа обычно очень велико.

В зависимости от состава сплава перитектическая реакция заканчивается по-разному. В сплавах, лежащих между точками D и C, перитектическое превращение протекает с полным исчезновением жидкости. Поэтому по окончании кристаллизации эти сплавы содержат две твердые фазы: кристаллы -твердого раствора , образовавшиеся в результате перитектической реакции, и оставшиеся в избытке кристаллы -твердого раствора.

В сплавах, расположенных правее точки C, перитектическая реакция заканчивается с исчезновением -кристаллов, а некоторая часть жидкости остается неизрасходованной. В результате в этих сплавах после окончания перитектической реакции кристаллизация не заканчивается, а третий этапе кристаллизации идет с выпадением -кристаллов из оставшейся жидкости.

В сплаве состава точки C перитектическая реакция протекает с полным исчезновением обеих исходных фаз - жидкости и -кристаллов. Отношение отрезков D-C/C-E характеризует такое соотношение количеств исходных фаз, которое необходимо для получения в результате перитектической реакции и -твердого раствора (без остатка какой-либо из исходных фаз).