Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии

Исходные данные: оба компонента неограниченно растворимы в жидком состоянии, ограниченно растворимы в твердом состоянии и не образуют химических соединений.

Компоненты: химические элементы А, В.

Фазы: жидкость Ж, твердые растворы α (раствор компонента А в В) и β (раствор компонента В в А).

Этот тип диаграмм очень важен в практическом отношении, так как часто представлен в составе сложных диаграмм широко распространенных промышленных сплавов, например сплавов систем Fe – C, Al – Cu и др. В рассматриваемой системе ограниченная растворимость компонентов в твердом состоянии может не меняться с изменением температуры, а может и меняться. Оба рассматриваемых случая представлены на рис. 2.4. (со-ответственно линии ЕN и DF). В итоге имеем диаграмму состояния с двусторонней ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии.

На этой диаграмме линия GСН - линия ликвидус, выше которой все сплавы имеют однородный жидкий раствор. Линия GEDН - линия солидус, ниже которой в сплавах отсутствует жидкая фаза.

Точки Е и D являются границами линии ЕD, в пределах которой протекает эвтектическое превращение, а точка С - эвтектической точкой. Следовательно, во всех сплавах, расположенных в пределах границ эвтектической линии, будет проходить эвтектическое превращение. Эвтектика состоит из механической смеси твердых растворов α и β. В данном случае эти твердые растворы как бы являются компонентами сплавов для той части диаграммы, которая ограничена длиной эвтектической линии. Соответственно, эвтектика в этом случае будет иметь вид: Э(α + β), а эвтектическая реакция может быть записана так: Ж →α _Е + β _D.Сплав с концентрацией компонентов А и В, соответствующей проекции точки С, т.е. сплав состава С, называется эвтектическим.

Рис. 2.4 Диаграмма состояния, кривые охлаждения и схемы образования структур сплавов.

Все сплавы, расположенные между точками С и Е, называются доэвтектическими. Они после окончательного охлаждения будут иметь структуру α + Э (α + β).

Все сплавы, расположенные между точками С и D, называются заэвтектическими. Все заэвтектические сплавы ниже температуры эвтектического превращения (например сплав 111 ниже точки 2) будут иметь следующую структуру: β + Э(α +β) + α₁₁ . Эта структура содержит три структурных составляющих: β, Э(α + β) и α₁₁ , но при этом структура является двухфазной: α - фаза и β - фаза.