Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов (I рода)

Оба компонента в жидком состоянии неограниченно растворимы, а в твердом состоянии нерастворимы и не образуют химических соединений.

Общий вид диаграммы состояния I рода показан на рис.28.

Рис.28. Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов (I рода)

Компоненты: вещества А и В (k=2).

Фазы: жидкость, кристаллы А и кристаллы В (максимальное значение f=3).

Линия АСВ – линия ликвидус – начало кристаллизации, DCE – линия солидус – конец кристаллизации. На линии АС начинают при охлаждении выделяться кристаллы А, а на линии СВ – кристаллы В. На линии DCE из жидкости концентрации С одновременно выделяются кристаллы А и В.

На рис. 29 показаны кривые охлаждения для сплавов I, II, III.

Кривая охлаждения доэвтектического сплава (сплав I).

Вначале охлаждается жидкий расплав (до т.1). Затем из жидкого расплава начинают выделяться кристаллы А (до т.2). Участок 2-2^/ совместно выделяются кристаллы А и В. Потом происходит охлаждение твердого тела.

Рис.29. Кривые охлаждения сплавов: а - доэвтектического, б - эвтектического, в - заэвтектического.

На рисунках рядом с кривыми охлаждения показано схематически строение сплавов в разные моменты кристаллизации. Из жидкости (левый рисунок) выделяются кристаллы А, затем оставшаяся жидкость кристаллизуется с одновременным выделением кристаллов А и В. На крайнем правом рисунке показана структура уже закристаллизовавшегося металла. Видны первичные выделения кристаллов А и механическая смесь кристаллов А и В.

Механическая смесь двух и более видов кристаллов, кристаллизующихся одновременно, называется эвтектикой.

Кривая охлаждения сплава эвтектической концентрации (сплав II) показывает следующие стадии: охлаждение жидкого расплава, кристаллизация эвтектики, охлаждение закристаллизовавшегося сплава.

Кривая охлаждения заэвтектического сплава (III) иллюстрирует: охлаждение жидкости, выделение кристаллов В из расплава, кристаллизация эвтектики (А+В), охлаждение закристаллизовавшегося сплава.

Правило отрезков

В процессе кристаллизации изменяются и концентрация фаз, и количество каждой фазы. В любой точке диаграммы, когда в сплаве

одновременно существуют две фазы, можно определить количественное соотношение обеих фаз и их концентрацию. Для этого пользуются правилом отрезков, или правило рычага.

Рис.30. Диаграмма состояния (к применению на ней правила отрезков)

Чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, характеризующую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область (рис.30). Проекции точек пересечения на ось концентраций показывает составы фаз.

Для того чтобы определить количественное соотношение фаз, через заданную точку проводят горизонтальную линию. Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

Правило отрезков можно применить только для двухфазных областей.

Любая точка внутри однофазной области характеризует ее концентрацию.