Опишите диаграмму состояния с эвтектическим превращением и ограниченной растворимостью компонентов. Как определяется состав и количественное соотношение фаз

При эвтектическом превращении жидкость кристаллизуется с образованием двух твердых фаз. Возможен и другой тип нонвариантного превращения (трехфазного равновесия), когда жидкость реагирует с ранее выпавшими кристаллами и образует новый вид кристаллов L+ β→ α

Реакция подобного типа называется перитектической. Диаграмма с перитектическим превращением показана на рис. На диаграмме показаны три однофазные области: жидкость L и ограниченные твердые растворы α и β. Линия ABC является линией ликвидус, линия APDB— линией солидус.

Кристаллизация сплава I. Кристаллизация начинается в точке 1, когда из жидкости выпадают кристаллы β-раствора состава точки b. Затем по мере снижения температуры жидкость меняет свою концентрацию по линии ликвидус от точки 1 до точки С, а кристаллы β — по линии солидус от точки bдо точки D. По достижении перитектической горизонтали CPD состав жидкости будет отвечать точке С, а состав кристаллов — точке D. Эти обе фазы реагируют и дают третью фазу а, концентрация которой определяется точкой Ρ — третьей точкой на горизонтали. Перитектическая реакция изображается следующим образом:

LC+ βD→ α P или в более общем случае L+ β→ α так как точки Dи Ρ показывают предельную концентрацию твердых растворов β и α (для простоты линии предельной растворимости даны вертикальными). Количественное соотношение фаз при перитектической реакции, необходимое для образования α-фазы, определяется по правилу отрезков соотношением Количество β = CP Количество L=PD

В рассматриваемом же сплаве количество участвующих в перитектической реакции кристаллов β и жидкости определяется соотношением Количество β = C2 Количество L= 2D

т.е. в данном сплаве имеется избыток β-фазы по сравнению с тем количеством, которое необходимо для образования α-кристаллов. Поэтому по окончании реакции в избытке остаются β-кристаллы. Следовательно, в структуре будут продукты перитектической реакции (т. е. α-кристаллы) и оставшиеся избыточные первичные β-кристаллы. Чем ближе точка 2 лежит к точке P, тем меньше в реакции остается избыточных β-кристаллов.

Для сплава, отвечающего по концентрации точке Р, соотношение реагирующих при перитектическом превращении жидкости и β-кристаллов таково, что оно как раз достаточно для образования α-кристаллов предельной концентрации.

На рис. а показана кривая охлаждения сплава I. Для перитектической кристаллизации (средняя схема) характерно то, что новая α-фаза появляется на границе реагирующей друг с другом жидкости и β-кристаллов. Для сплава I перитектической реакцией заканчивается процесс кристаллизации.

Кристаллизация сплава II (рис. б). Отличие кристаллизации этого сплава от кристаллизации сплава I состоит в том, что при перитектической температуре имеется избыток жидкой фазы по сравнению с тем количеством, которое необходимо для образования α-кристаллов концентрации Р. Поэтому перитектическое превращение заканчивается исчерпанием β-твердого раствора, и оставшаяся жидкость в интервале между точками 2'— 3 кристаллизуется в α-фазу. При этом концентрация жидкости изменяется по кривой С—а, а концентрация образующихся α-кристаллов — по Ρ — 3.