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 SAB), т. е. твердый раствор одного и того же структурного типа, причем все двухкомпонентные составы кристаллизуются только в виде твердого раствора SAB, 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 t1 (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 b2), а состав кристаллизующегося твердого раствора – по кривой солидуса (от точки с к точке с2). Например, при температуре t2 расплав имеет состав b1, а твердый раствор – состав c1.
Когда состав твердого раствора окажется одинаковым с исходным составом жидкости, т. е. когда точка состава твердого раствора, в данном случае точка с2, окажется на вертикали исходного состава (abc2d), при температуре t3 произойдет окончательное затвердевание расплава. Таким образом, путь изменения состава жидкой фазы – a®b®b2, а твердой фазы c®c2®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 SA(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 SB(A) (твердый раствор на основе структуры компонента В), только в пределах концентраций от нуля (точка В) до концентрации, выражаемой точкой g1. Однофазные области твердых растворов SA(B) и SB(A) на диаграмме заштрихованы.
Рис. 10. Диаграмма состояния системы с ограниченным
рядом твердых растворов и эвтектоидной точкой
Ниже эвтектоидной температуры t1 предельные концентрации твердых растворов определяются линиями gk и g1k1. В области kgg1k1 система представляет собой смесь SA(B) и SB(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 SB(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 g1. При эвтектоидной температуре t1 жидкость эвтектоидного состава Е полностью закристаллизовывается с выделением двух твердых растворов SA(B) состава g и SB(A) состава g1. При дальнейшем охлаждении составы этих двух твердых растворов будут изменяться по бинодальным кривым gk и g1k1.
Путь кристаллизации расплава а1. Начальный путь кристаллизации расплава этого состава аналогичен предыдущему: состав жидкости при охлаждении изменяется от b1 до b3, а состав твердого раствора SB(A) – от с1 до с3. При дальнейшем охлаждении происходит понижение температуры твердого раствора от точки с3 до точки е1, лежащей на бинодальной кривой g1k1. При температуре t2, соответствующей точке е1, твердый раствор SB(A) оказывается насыщенным по отношению к компоненту А, который начинает выделяться, но не в чистом виде, а в виде твердого раствора SA(B), состав которого определяется концом конноды е1е, т. е. точкой е, лежащей на бинодальной кривой gk. При дальнейшем охлаждении составы образовавшихся твердых растворов изменяются по бинодальным кривым соответственно от точки е1 до точки k1 и от точки е до точки k.
Путь кристаллизации расплава а2.Этот путь ничем не отличается от такового в системе с непрерывным рядом твердых растворов.