Диаграмма состояния с полной растворимостью в жидком и твердом состоянии

При неограниченной растворимости во время кристаллизации образуется непрерывный ряд твердых растворов. Диаграмма состояния такой системы изображена на рисунке 2.10. Подобную диаграмму имеют системы: Cu – Ni, Fe – Ni, Fe – Cо, Bi – Sb и другие.

Рисунок 2.10 – Диаграмма состояния с образованием непрерывного ряда твердых растворов

Верхняя кривая - линия ликвидуса, отображает в любой точке состав жидкого раствора. Нижняя линия – линия солидуса, отвечает за состав твердого раствора (α). Области выше линии ликвидуса и ниже линии солидуса – однофазные. Область между этими линиями – область двухфазного равновесия жидкости и кристаллов α. При охлаждении сплава 1, достигнув температуры, отвечающей точке 2, начинается кристаллизация α – твердого раствора состава 2^I . По мере охлаждения системы количество твердой фазы увеличивается, а жидкой уменьшается. Так, в точке 3 количество твердой фазы отвечает участку конноды 3^II – 3, а количество жидкой фазы участку 3^I -3. Затвердевание заканчивается в точке 4, где имеются последние капли жидкости. Процесс кристаллизации сопровождается изменением состава как жидкости по линии ликвидуса (от точки 2 к точке 4^II), так и твердого раствора (от точки 2^I до точки 4).

Следует учесть, что, говоря о равновесии жидкости и твердой фазы при той или иной температуре, мы имеем в виду средний состав как всей выпавшей к этому моменту твердой фазы, так и оставшейся жидкости. В твердом состоянии кристаллы не будут однородны по составу: центральные области кристаллических зерен, закристаллизовавшиеся раньше будут обогащены более тугоплавким компонентом В. Однородность достигается за счет протекающей диффузии в твердом состоянии, которая происходит медленно.

Твердые растворы могут давать смеси, в которых состав жидкой и твердой фаз одинаков. Это отражается на диаграмме в виде экстремумов – минимума (реже) максимума (рисунок 2.11).

Рисунок 2.11 - Диаграмма с образованием минимума на кривых ликвидуса и солидуса при образовании твердых растворов