Диаграммы состояния двойных и тройных систем

Рис.66

В пространственной диаграмме состояния (см. рис. 73) кривые 1х и 2х2 располага­ ются на поверхности акЬ, а кривые у1 и у ху2 - на поверхности kcd Сплав 1 стано­ вится полностью упорядоченным при температуре t'1( которая выше комнатной. В

Если упорядочение протекает как фазовый переход второго рода, то диаграмма состояния такой системы похожа на диаграмму состояния системы с бинодальной

а2-растворов, а зависимость точки Курнакова от состава сплавов в области акхЬ. При температурах ниже этой поверхности сплавы области акхЬ состоят не из двух аг и а2-растворов, а из одного частично упорядоченного а'-раствора. При упоря­ дочении сплавов этой системы составы а- и а'-растворов идентичны и не изменяют­ ся (см. также § 7).

линейчатая поверхность a 'b 'd 'c' образована семейством конод, каждая из которых характеризует равновесие а- и p-растворов при своей

более низких температур до положения частей с'е'2 и e'2d' эвтекти­ ческой горизонтали c 'd ' таким образом, чтобы их один конец ’’сколь­ зил” по кривой а'с' или b'd', а другой - по эвтектической кривой е \е 'х Линейчатые поверхности начала кристаллизации эвтектики а + Р накрывают сверху линейчатую поверхность конца ее кристаллизации и проектируются в ту же самую область abdc (рис. 69). Пунктирные отрезки в областях а е ^ с и be ^ d (малые стороны конодных треуголь­ ников) образуют проекции линейчатых поверхностей а 'е \е '2с ' и b'e\e'2d' начала, а сплошные отрезки в области abdc (большие стороны треугольников) - соответственно проекцию линейчатой поверхности a'b’d’c ' конца кристаллизации эвтектики а + р. Три конодных треу­ гольника, изображающие эвтектическое равновесие Ж ^ а + Р при трех разных температурах в интервале te - te j построены также в пространственной диаграмме (см. рис. 6б(). Стороны этих треуголь­

ников в пространственной диаграмме — это следы от сечения тремя горизонтальными плоскостями линейчатых поверхностей начала и

а + р в сплавах области abdc (см. п. 2).

Кривые а 'с' и b'd' в пространстёенной диаграмме состояния (см. рис. 68) характеризуют не только составы а- и p-кристаллов, выде­ ляющихся из жидкости при кристаллизации эвтектики а + Р, но и

максимальную взаимную растворимость компонентов в твердом состоянии. Кривая а 'с' изображает максимальную растворимость компонента В компонентах А и С, а кривая b'd' - наоборот, раствори­ мость компонентов А и С в компоненте В. Обе кривые часто называют

политермами максимальной растворимости. Взаимная растворимость компонентов в твердом состоянии при комнатной температуре изоб­ ражается двумя изотермами растворимости а ^ и bxd x на плоскости концентрационного треугольника (см. рис. 69).

Через кривые а'с' и a 1c v b'd' и Ь ^ х в пространственной диаграмме проходят две поверхности сольвуса. Переменную растворимость компонента В в компонентах А и С изображает поверхность а 1а ’с ’с 1, а

Сплавы областей А а ^ С и Bbjdj (рис. 70) кристаллизуются как а- и (Зграстворы, при охлаждении в твердом состоянии не претерпевают фазовых превращений и на кривых охлаждения имеют по две крити­ ческие точки (см. § 34).

Сплавы соседних областей а 1асс1 и b1bdd1 также заканчивают кристаллизацию как а- и 8-растворы, но при охлаждении в твердом состоянии в результате вторичной кристаллизации становятся двухфаз­ ными а + 6- На кривых охлаждения эти сплавы имеют по три крити­ ческие точки, как, например, сплав 1 из области а^асс^ (см. рис. 70, а).

Состав первых a-кристаллов, выделяющихся из жидкости состава точки 1 в этом сплаве, изобразится точкой х, раположенной в области АасС. В интервале кристаллизации жидкость изменит свой состав по кривой 1ухУ2 в направлении от точки 1 к точке y v а выпадающие из нее а-кристаллы - соответственно по кривой x x t 1 в направлении от точки х к точке 1. В пространственной диаграмме состояния (см. рис. 68) эти кривые располагаются соответственно на поверхностях ликвидуса

Рис. 71

= 3 - 2 + 1 =2!) в направлении от точек 1 и z к точкам х 2 и z T При ком­ натной температуре a-кристаллы примут состав точки х 2 на изотерме

можно увидеть две структурные составляющие - первичные а- и выделившиеся из них вторичные 0-кристаллы (см. рис. 12), доли кото­ рых определяют отношения отрезков 1z2/ x ^ 2 и 1x2/ x 2z2 (см. рис. 70, а).

Кристаллизация сплава 2, расположенного на кривой максималь­ ной растворимости ас, во многом напоминает кристаллизацию пре­ дыдущего сплава 1. Отличия заключаются в том, что ос-кристаллы в сплаве 2 становятся насыщенными относительно 0-кристаллов в момент окончания кристаллизации, когда они принимают состав точ­ ки 2. Очевидно, последние следы жидкости в этом сплаве имеют сос­

0- из первичных a-кристаллов в сплаве 2 начнется сразу, как только он закончит кристаллизацию. При охлаждении до комнатной температуры a-кристаллы изменят свой состав по кривой 2х4 в направлении от точки 2 к точке х 4, а вторичные 0-кристаллы - соответственно по кривой z3z 4 в направлении от точки z3 к точке z4. В итоге, фазовые превращения в этом сплаве, как и в сплаве 1, можно записать в две

*2 - *Уз

аналогичные стадии: Ж2 - Уз -------- »-ахэ - 2 (первичная кристаллизация)

fy, ” (комн „

и (х2_Х4 _____ *. Pz3- z4(вторичная кристаллизация).

На кривой охлаждения сплав 2 имеет две критические точки (см.

В этих сплавах из жидкости выпадают первичные Р-, а из них в твердом состоянии - вторичные a-кристаллы. В сплавах области abdc помимо первичных а- или p-кристаллов выделяется эвтектика а + Р, а в твер­ дом состоянии - различные вторичные кристаллы.

Первичную кристаллизацию в сплаве 3 из области аехе2с (рис. 70, б)

“ *Уб

можно записать как Жз _ Уб --------- aXs _ Хб. Как только жидкость при­ мет состав точки у 6 на эвтектической кривой е1е2 (а a-кристаллы - точки х6 на кривой максимальной растворимости ас), она окажется насыщенной относительно не только а-, но и P-кристаллов, поскольку эвтектическая кривая е 1е2 принадлежит одновременно обеим поверх­ ностям ликвидуса. Следовательно, в этот момент в сплаве 3 начнется кристаллизация эвтектики a + р.

Состав первых эвтектических p-кристаллов, выпадающих из жид­ кости ЖУб совместно с аХб-кристаллами, изобразит точка z6, располо­ женная на второй кривой максимальной растворимости bd. Начальную

равновесие первичных аХб-кристаллов и оставшейся жидкости ЖУб. Доли этих фаз можно оценить отношениями отрезков Зу6/х 6у6 и Зх6/х6у6.

Поскольку двойная эвтектика в тройных сплавах должна кристал­

из нее а- и p-кристаллов - соответственно по кривым максимальной растворимости ас и bd в направлении от точек х 6 и z 6 к точкам х 8 и z„. Конечную стадию кристаллизации эвтектики а + р в сплаве 3 можно

*у8

записать как ЖУа------».aXe + pZe, а равновесие исчезающей жидкости Жу8- и Pz„-кристаллами - изобразить последним конодным треуголь­

не останутся постоянными, а изменятся по кривым XgX, и ZgZ,, распо­ ложенным соответственно в областях a tacc г и bl bddl . При охлаждении до комнатной температуры изо всех аХв-кристаллов (первичных и эв­ тектических) выделятся вторичные Р-, а из (^„‘Кристаллов (эвтекти­ ческого происхождения) - вторичные a-кристаллы, что можно записать

таллы (первичные, эвтектические и вторичные) примут состав точки х,на изотерме растворимости a xCi, а все P-кристаллы (эвтектические и вторичные) - соответственно точки г 9на изотерме b td t

На кривой охлаждения этот сплав имеет три критические точки

Доли разных структурных составляющих в сплавах 3 и 4 можно определить с помощью правила рычага. На примере этих сплавов мы видели (см. рис. 70, б), что процесс кристаллизации эвтектики а + Р изображается с помощью конодных треугольников, которые при пони­

сторону которых перемещаются эти треугольники, в жидкости всегда должно быть больше содержания этих же компонентов в «• и р-крис- таллах.

3. Изотермические разрезы

Изотермические разрезы рассматриваемой системы значительно сложнее аналогичных разрезов системы с непрерывными рядами жид­ ких и твердых растворов (см. рис. 58), поэтому мы рекомендуем их поэтапное построение: