12. Упрощенные методы изучения многокомпонентных систем

Даже в том простейшем случае, когда компоненты сплава не образуют твердых растворов и химических соединений, диаграмма тройной системы уже является довольно сложной. Диаграмма тройных сплавов, в которых компоненты образуют ограниченные твердые растворы, или в которых происходят полиморфные превращения, значительно более сложны для графического изображения.

Для более простого изображения диаграмм состояний тройных сплавов пользуются горизонтальными и вертикальными разрезами пространственных моделей. В этом случае рассматривают не всю систему в целом, а только ее часть. Рассматривают или все сплавы при определенной температуре (горизонтальные, т. е. изотермические, разрезы) или определенную группу сплавов при разных температурах (вертикальные разрезы).

Рис. 125. Изотермическое сечение тройной системы, показанной на рис. 122: а — выше температуры плавления компонента С и эвтектики А + В; б — ниже температуры плавления тройной эвтектики

Предположим, что мы рассечем диаграмму (см. рис. 121) горизонтальной плоскостью, лежащей выше вершины С и двойной эвтектики и ниже вершин А и В. Эта плоскость пересечет поверхность ликвидуса, где выделяются кристаллы А и В по кривым. На диаграмме, показывающей такой горизонтальный разрез (рис. 125, а), будет область жидкой фазы и две двухфазные области: Изотермическим сечением устанавливают, какие фазы существуют при данной температуре. В двухфазной области определяют состав фаз, пользуясь правилом рычага. Так, например, в точке О имеются две фазы: жидкость состава и кристаллы компонента В. Количество их определится соотношением отрезков и

Таким образом, горизонтальное сечение показывает состояние всех сплавов данной системы при данной температуре. Однако это сечение не показывает, какие изменения произойдут в сплаве при изменении температуры.

Изотермическое сечение пространственной модели для температуры важное в системе. Оно показывает фазы, существующие в равновесных сплавах данной системы при нормальной температуре.

Изотермическое сечение при тройной системы, рассмотренной выше (см. рис. 120 и 121), приведено на диаграмме рис. 125, б.

Вертикальными разрезами обычно являются разрезы, параллельные стороне треугольника (постоянное содержание одного из компонентов) или проходящие через вершину (постоянное соотношение двух компонентов).

Если взять сечение, параллельное стороне (рис. 126), т. е. группу сплавов с постоянным содержанием компонента С, то кристаллизация этих сплавов будет проходить в такой последовательности: сплавы — выделение кристаллов Л, затем двойной эвтектики сплавы — выделение кристаллов А и двойной эвтектики

сплавы с выделение кристаллов В, затем двойной эвтектики

сплавы выделение кристаллов В, затем двойной эвтектики .

Кристаллизация всех этих сплавов заканчивается кристаллизацией тройной эвтектики.

Рис. 126. Вертикальное сечеиие (параллельное стороне А В) тройной системы, показанной на рис. 121

Исключение в описанной последовательности кристаллизации составляют все сплавы, соответствующие отмеченным точкам: в сплаве не выделяются первичные кристаллы чистых компонентов; в сплавах и отсутствует кристаллизация двойных эвтектик; в сплавах отсутствует кристаллизация тройной эвтектики.

Если определить у сплавов, лежащих на разрезе температуры кристаллизации соответствующих фаз, то можно построить вертикальный разрез, изображенный на рис. 126.

Здесь показаны области существования фаз. Линиями диаграммы обозначены температуры следующих превращений:

Следовательно, линия есть ликвидус разреза, а линия — солидус разреза.

По вертикальному разрезу тройной диаграммы состояния можно проследить за кристаллизацией сплавов, лежащих в плоскости разреза. Возьмем для примера сплав I: В точке 1 при кристаллизации начинается выделение кристаллов компонента А. Этот процесс продолжается до точки 2% где начинается выделение из жидкости кристаллов двух видов: А и В (т. е. кристаллизация двойной эвтектики . В точке 3 одновременно из жидкости выпадают кристаллы трех видов, т. е. образуется тройная эвтектика.

Однако по этому разрезу нельзя проследить, как изменяется фаз, и определить их количество, так как линия рычага (конода) не лежит в плоскости разреза. Поэтому подобная диаграмма хотя и напоминает двойную, тем не менее двойной не является. По вертикальному разрезу тройной системы нельзя определить состав и количество фаз. Поэтому вертикальные разрезы тройных (и более сложных)

диаграмм называют псевдобинарными диаграммами, так как они не являются настоящими, полноценными диаграммами состояний. По этим диаграммам можно судить о процессах кристаллизаций и превращений определенной серии сплавов (в зависимости от выбранного направления разреза) без применения к ним правила отрезков.

Как же судить о превращениях в более сложных сплавах, чем тройные? Представить систему четырех и более компонентов при всех концентрациях и температурах одной диаграммой полностью нельзя. Поэтому многокомпонентные системы изучают построением горизонтальных или вертикальных разрезов, чаще всего — построением псевдобинарных диаграмм.