С непрерывным рядом твердых растворов

Характерной особенностью этого вида систем является отсутствие минимумов на кривой плавления (рис. 9). В данной системе образуется всегда один и тот же твердый раствор переменного состава (обозначенный S_AB), т. е. твердый раствор одного и того же структурного типа, причем все двухкомпонентные составы кристаллизуются только в виде твердого раствора S_AB, а в чистом виде компоненты А и В из таких составов не выпадают.

 

 

Рис. 9. Диаграмма состояния системы

с непрерывным рядом твердых растворов

 

Температура плавления смесей, образующих твердые растворы, плавно снижается от более тугоплавкого компонента А к менее тугоплавкому компоненту В. Верхняя кривая является ликвидусом, нижняя – солидусом. Линия солидуса характеризует составы твердых растворов, находящихся в равновесии с расплавом при данной температуре. Ниже линии солидуса и выше линии ликвидуса система однофазна и представляет собой твердый или жидкий растворы. Между этими линиями в равновесии находятся две фазы: жидкая – расплав и твердая – кристаллы твердого раствора.

Пути кристаллизации всех составов в этой системе идентичны. Например, при охлаждении расплава а до температуры t ₁ (точка b на кривой ликвидуса) начнется кристаллизация твердого раствора, состав которого определяется точкой пересечения конноды с линией солидуса (точка с). При дальнейшем охлаждении состав жидкой фазы будет изменяться по кривой ликвидуса (от точки b к точке b ₂), а состав кристаллизующегося твердого раствора – по кривой солидуса (от точки с к точке с ₂). Например, при температуре t ₂ расплав имеет состав b ₁, а твердый раствор – состав c ₁.

Когда состав твердого раствора окажется одинаковым с исходным составом жидкости, т. е. когда точка состава твердого раствора, в данном случае точка с ₂, окажется на вертикали исходного состава (abc ₂ d), при температуре t ₃ произойдет окончательное затвердевание расплава. Таким образом, путь изменения состава жидкой фазы – a ® b ® b ₂, а твердой фазы c ® c ₂® d. Окончательно затвердевший расплав будет состоять только из однородных кристаллов твердого раствора состава d.

 

Диаграмма состояния двухкомпонентной системы

С ограниченным рядом твердых растворов

И эвтектоидной точкой

В этой системе (рис. 10) растворимость компонентов А и В друг в друге ограничена определенными пределами. Компонент В может растворяться в А, образуя твердый раствор, обозначенный S_{A ( B )} (твердый раствор на основе структуры компонента А), только в пределах концентраций от нуля (точка А) до концентрации, выражаемой точкой g. Компонент А может растворяться в В, образуя твердый раствор, обозначенный S_{B ( A )} (твердый раствор на основе структуры компонента В), только в пределах концентраций от нуля (точка В) до концентрации, выражаемой точкой g ₁. Однофазные области твердых растворов S_{A ( B )} и S_{B ( A )} на диаграмме заштрихованы.

 

Рис. 10. Диаграмма состояния системы с ограниченным

рядом твердых растворов и эвтектоидной точкой

 

Ниже эвтектоидной температуры t ₁ предельные концентрации твердых растворов определяются линиями gk и g ₁ k ₁. В области kgg ₁ k ₁ система представляет собой смесь S_{A ( B )} и S_{B ( A )}. Рассмотрим путь кристаллизации некоторых составов в этой системе.

 

Путь кристаллизации расплава а. По достижении кривой ликвидуса (точка b) из расплава этого состава начинают выделяться кристаллы твердого раствора S_{B ( A )} состава с (точка на кривой солидуса). При дальнейшем охлаждении состав жидкости будет изменяться по кривой ликвидуса от точки b до эвтектоидной точки Е, а состав выпадающих твердых растворов – по кривой солидуса от точки с до точки g ₁. При эвтектоидной температуре t ₁ жидкость эвтектоидного состава Е полностью закристаллизовывается с выделением двух твердых растворов S_{A ( B )} состава g и S_{B ( A )} состава g ₁. При дальнейшем охлаждении составы этих двух твердых растворов будут изменяться по бинодальным кривым gk и g ₁ k ₁.

Путь кристаллизации расплава а ₁. Начальный путь кристаллизации расплава этого состава аналогичен предыдущему: состав жидкости при охлаждении изменяется от b ₁ до b ₃, а состав твердого раствора S_{B ( A )} – от с ₁ до с ₃. При дальнейшем охлаждении происходит понижение температуры твердого раствора от точки с ₃ до точки е ₁, лежащей на бинодальной кривой g ₁ k ₁. При температуре t ₂, соответствующей точке е ₁, твердый раствор S_{B ( A )} оказывается насыщенным по отношению к компоненту А, который начинает выделяться, но не в чистом виде, а в виде твердого раствора S_{A ( B )}, состав которого определяется концом конноды е ₁ е, т. е. точкой е, лежащей на бинодальной кривой gk. При дальнейшем охлаждении составы образовавшихся твердых растворов изменяются по бинодальным кривым соответственно от точки е ₁ до точки k ₁ и от точки е до точки k.

Путь кристаллизации расплава а ₂. Этот путь ничем не отличается от такового в системе с непрерывным рядом твердых растворов.