Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют эвтектику

Сплавы, составы которых расположены в областях кристаллизуются точно так же, как и сплавы предыдущей диаграммы состояния (см. рис. 3.4), т. е. в этих областях образуются однородные твердые растворы: а, на базе компонента А, с атомной решеткой, характерной для этого компонента, и (3 с атомной решеткой компонента В.

Предельная растворимость компонента А в компоненте В определяется линией и эта растворимость не изменяется или изменяется так мало, что при выбранном масштабе это не отмечается.

Рис. 3.5. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют эвтектику

Твердый раствор компонента В в компоненте А является твердым раствором не только ограниченной, но и переменной растворимости. Линия — это линия растворимости, которая определяет равновесное содержание растворенного компонента при изменении температуры. Максимальное содержание компонента В в а-фазе определяется точкой Е и при охлаждении снижается до точки Р.

Рассмотрим превращения сплава I состава После полного затвердевания в точке 2 кристаллы имеют состав и сохраняют его до точки 3. При дальнейшем охлаждении концентрация компонента В в твердом растворе уменьшается до состава, соответствующего точке Р.

Для данного сплава можно определить фазовое состояние при любой заданной температуре, например, при температуре Используя правило определения состава фаз, через точку проводим горизонтальную линию до пересечения с ближайшими линиями диаграммы состояния и проекции точек пересечения на ось концентрации укажут состав фаз. Твердый раствор а имеет состав, соответствующий а твердый раствор состав, соответствующий Количественное соотношение Р- и -фаз при будет определяться соответственно отрезками (в масштабе всего отрезка ).

По мере уменьшения концентрации в твердом растворе компонент В выпадаег в виде твердого раствора Р-со-става, соответствующего Выпадающие кристаллы твердого раствора называют вторичными и обозначают этим подчеркивают, что они выпали из твердого раствора, а не из жидкого. Конечная структура данного сплава будет состоять из двух фаз (рис. 3.6, а). Твердые растворы содержащие компонент В в количестве, меньшем Р, при охлаждении ниже линии солидуса фазовых превращений не испытывают.

Из всех сплавов данной диаграммы выделяется сплав III (см. рис. 3.5). Этот сплав называется эвтектическим (наиболее легкоплавким). Он кристаллизуется с одновременным выделением двух твердых фаз определенной концентрации: твердого раствора состава точки Е и твердого раствора состава точки В результате образуется смесь двух

Рис. 3.6. Схемы структур характерных сплавов

фаз, которую называют эвтектикой. Эвтектическая реакция протекает по следующей схеме:

Эвтектическая реакция протекает изотермически и при постоянном составе реагирующих фаз, так как в двухкомпонентном сплаве одновременно сосуществуют три фазы. Число степеней свободы системы равно нулю:

Для эвтектики характерно определенное количественное соотношение фаз, которое определяется отрезками

На рис. 3.6, в в виде схемы показана пластинчатая эвтектика. Кристаллы в эвтектике имеют форму пластин и равномерно чередуются между собой, образуя колонии. При охлаждении эвтектики при температуре ниже точки С состав -фазы не изменяется, а состав -фазы, входящей в эвтектику, изменяется по линии в результате чего выделяются вторичные кристаллы (см. рис. 3.5). При температуре состав эвтектики в сплаве будет иметь фазы: Однако в этом случае наблюдать под микроскопом фазу не удается. Так как эвтектика содержит фазы строго определенного состава и количественного соотношения, принято считать эвтектику одной структурной составляющей (хотя следует помнить, что она состоит из двух фаз) с присущими ей характерными свойствами. Несмотря на то, что диаграмма состояния отражает только фазовый состав, тем не менее на ней часто указывают и структурный состав.

В доэвтектическом сплаве II (см. рис. 3.5) эвтектическому превращению предшествует выделение кристаллов а из жидкого раствора в интервале температур точек 4-5. В результате этого выделения жидкая фаза обогащается компонентом В. В связи с этим охлаждение до температуры точки 5 приводит к образованию в сплаве двух фаз определенного состава Количество жидкой фазы определяется отрезком а количество твердой фазы — отрезком

При температуре точки 5 (эвтектическая температура) жидкая часть сплава превратится в эвтектику. При дальнейшем охлаждении доэвтектического сплава будет происходить изменение концентрации -фазы, не только находящейся в эвтектике, но и первоначально выделившейся при охлаждении в интервале температур между точками 4-5 по линии

Конечная структура доэвтектического сплава показана на рис. 3.6, б.

Для заэвтектического сплава IV кристаллизация в интервале температур точек 6-7 сопровождается выделением Р-фазы, богатой компонентом В, что приводит к обеднению жидкого раствора этим элементом. Состав выделяющихся кристаллов Р изменяется от точки 6 до точки а состав жидкой фазы - от точки 6 до точки С.

При охлаждении до температуры точки 7 фазовый состав будет при этом количество -фазы определится отрезком и жидкой фазы - отрезком При температуре точки 7 жидкая

часть сплава превратится в эвтектику Конечная структура такого сплава показана на рис. 3.6, г.

Все сплавы состава от точки Е до точки содержат структурную составляющую эвтектику, количество которой тем больше, чем ближе состав сплава к эвтектическому.