Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых полностью растворимы в жидком и твердом состоянии

В твердом состоянии в сплавах образуется непрерывный ряд твердых растворов. Наличие твердых растворов неограниченной растворимости имеет место в сплавах Ag – Аu; Сu – Аu; Сu – Ni и др.

Для определения состава фаз, находящихся в равновесии при любой температуре, лежащей между линией ликвидус и солидус, например при t₂ или t₃ нужно через данный температурный уровень t₂ или t₃ провести линию, параллельную оси концентрации до пересечения с линиями ликвидус и солидус. Тогда проекция точки пересечения этой линии с ликвидусом (т, т₁) на ось концентрации укажет состав жидкой фазы, а точки пересечения с линией солидус (п, п₁)– состав твердой фазы (α-раствора).

Количество твердой фазы α (в процентах) при температуре t₂ определяется отношением отрезка t₂m к длине коноды mn: α = (t₂m)/ тп· 100%, а масса или объем жидкой фазы Ж= (t₂n)/ тп· 100%.

Неравновесная кристаллизация. Процесс диффузии протекает медленно, поэтому в реальных условиях охлаждения состав в пределах каждого кристалла и разных кристаллов не успевает выравниваться, и будет неодинаковым.

Рассмотрим снова сплав, содержащий 50% компонента В, начинающий затвердевать при температуре t₁ при которой образуются кристаллы α; состав их соответствует точке K₁. При температуре t₂ состав жидкой фазы будет соответствовать точке т, а α -фазы – точке п. Но отдельные части кристаллов α -фазы, которые образовались при температурах, превышающих температуру t₂, не изменили своего начального состава, и средний состав кристаллов будет соответствовать точке К₂. При понижении температуры средний состав кристаллов α -твердого раствора все более отклоняется от равновесного. При температуре t₃ он будет соответствовать не п₁ а К₃. Если через точки К₁ – K5 провести кривую, она будет характеризовать средний состав кристаллов а при данной скорости охлаждения. При температуре t₄ в условиях равновесия фаз выбранный сплав должен затвердеть. В неравновесных условиях этого не произойдет, так как в сплаве останется жидкая фаза, количество которой определяется из соотношения (t₄K₄)/(m₂K₄) 100%. Сплав окончательно затвердевает тогда, когда средний состав α-фазы будет соответствовать составу взятого сплава. Это произойдет при температуре t₅ (точка К₅), при которой периферийные зоны кристаллов будут иметь состав, отвечающий 50% компонента В.. Следовательно, в неравновесных условиях сплав затвердевает ниже равновесной температуры затвердевания. Линию К1 – К5 называют линией неравновесного солидуса. Каждый сплав при заданной скорости охлаждения характеризуется своим неравновесным солидусом.