Диаграмма состояния системы с механической смесью компонентов в твердом состоянии
Данный тип диаграмм (рис. 7) соответствует системе, в которой компоненты в твердом состоянии практически не растворяются один в другом (ничтожно малой растворимостью можно пренебречь).
Рис. 7 Диаграмма состояния системы
с механической смесью компонентов в твердом состоянии
В связи с отсутствием взаимной растворимости компонентов в твердом состоянии, они затвердевают при кристаллизации жидкого расплава в чистом виде, образуя конгломерат зерен каждого вещества в отдельности.
Сплавы, составы которых будут лежать между точками А и С, начнут кристаллизоваться с выделением кристаллов компонента А, а сплавы, расположенные по составу между точками В и С, - с выделения компонента В. Сплав состава точки С будет кристаллизоваться с одновременным выделением того и другого компонента, т.к. точка Е принадлежит двум кривым начала кристаллизации.
Линии tАЕ и tВЕ не только соответствуют температурам плавления сплавов различного состава, но и показывают степень насыщения жидкой фазы соответствующими компонентами, т.е. является линиями растворимости.
В точке Е имеет место трехфазное состояние (L + А + В) и оно возможно в двойном сплаве только в том случае, когда все три фазы существуют одновременно при определенной температуре и единственном составе жидкого раствора. Это состояние сплава определяется температурой, соответствующей линии МN. Сплав, имеющий состав точки Е, будет кристаллизоваться при постоянной температуре путем образования смеси, состоящей из компонентов А и В в соответствии с реакцией:
LE ↔ Am + Bn
В связи с тем, что из жидкости одновременно выделяются две твердые фазы, условия для роста каждой из них ограничены и в силу этого, а также благодаря чередованию фаз при их выделении, эта смесь обычно состоит из очень мелких кристалликов обеих фаз, часто имеющих пластинчатое строение.
Такая тонкая смесь отдельных фаз, выделяющаяся из жидкого раствора определенного состава и при определенной температуре, называется эвтектикой. Эвтектика является структурной составляющей сплава. Структурными составляющими сплава называют отдельные обособленные части сплава (структурные элементы), имеющие при рассмотрении под микроскопом однообразное строение с присущими им характерными особенностями.
Точка (Е), соответствующая составу жидкого раствора, из которого происходит выделение эвтектики, называется эвтектической точкой. Все сплавы относительно этой точки рассматриваются как доэвтектические, эвтектические и заэвтектические. Горизонтальная линия (МN), проведенная через эвтектическую точку, называется эвтектической линией.
Превращение, при котором исходной фазой является жидкий раствор и из него одновременно кристаллизуются две твердые фазы, называется эвтектическим превращением.
Рассмотрим последовательность превращений в сплаве состава (I) в процессе охлаждения. Выше точки 1 сплав представляет собой жидкий раствор L. При температуре, лежащей несколько ниже точки 1 (в условиях некоторого переохлаждения), начинается образование кристаллов компонента А. Жидкий раствор L при этом будет изменять свой состав по линии tАЕ от точки 1 вправо к точке Е, т.е. будет насыщаться компонентом A. В интервале температур между точками 1 и 2 будет сосуществовать две фазы: кристаллы компонента А и жидкий раствор L.
При достижении точки 2 из остатков жидкого раствора состава точки Е при незначительном переохлаждении одновременно кристаллизируются компоненты А и В с образованием эвтектики. В результате конечная структура в точке 3 будет представлять собой эвтектику с избыточной фазой в виде компонента А:
(А + В) + А
Эвтектика избыточная фаза
Сплав состава (II) будет кристаллизоваться только с образованием эвтектики (А+В), а сплав состава (III) помимо эвтектики будет иметь в структуре избыток компонента В.
(А + В) + В
Эвтектика избыточная фаза