С непрерывным рядом твердых растворов

Характерной особенностью этого вида систем является отсутствие минимумов на кривой плавления (рис. 9). В данной системе образуется всегда один и тот же твердый раствор переменного состава (обозначенный S_AB), т. е. твердый раствор одного и того же структурного типа, причем все двухкомпонентные составы кристаллизуются только в виде твердого раствора S_AB, а в чистом виде компоненты А и В из таких составов не выпадают.

Рис. 9. Диаграмма состояния системы

с непрерывным рядом твердых растворов

Температура плавления смесей, образующих твердые растворы, плавно снижается от более тугоплавкого компонента А к менее тугоплавкому компоненту В. Верхняя кривая является ликвидусом, нижняя – солидусом. Линия солидуса характеризует составы твердых растворов, находящихся в равновесии с расплавом при данной температуре. Ниже линии солидуса и выше линии ликвидуса система однофазна и представляет собой твердый или жидкий растворы. Между этими линиями в равновесии находятся две фазы: жидкая – расплав и твердая – кристаллы твердого раствора.

Пути кристаллизации всех составов в этой системе идентичны. Например, при охлаждении расплава а до температуры t₁ (точка b на кривой ликвидуса) начнется кристаллизация твердого раствора, состав которого определяется точкой пересечения конноды с линией солидуса (точка с). При дальнейшем охлаждении состав жидкой фазы будет изменяться по кривой ликвидуса (от точки b к точке b₂), а состав кристаллизующегося твердого раствора – по кривой солидуса (от точки с к точке с₂). Например, при температуре t₂ расплав имеет состав b₁, а твердый раствор – состав c₁.

Когда состав твердого раствора окажется одинаковым с исходным составом жидкости, т. е. когда точка состава твердого раствора, в данном случае точка с₂, окажется на вертикали исходного состава (abc₂d), при температуре t₃ произойдет окончательное затвердевание расплава. Таким образом, путь изменения состава жидкой фазы – a®b®b₂, а твердой фазы c®c₂®d. Окончательно затвердевший расплав будет состоять только из однородных кристаллов твердого раствора состава d.

Диаграмма состояния двухкомпонентной системы

С ограниченным рядом твердых растворов

И эвтектоидной точкой

В этой системе (рис. 10) растворимость компонентов А и В друг в друге ограничена определенными пределами. Компонент В может растворяться в А, образуя твердый раствор, обозначенный S_A(B) (твердый раствор на основе структуры компонента А), только в пределах концентраций от нуля (точка А) до концентрации, выражаемой точкой g. Компонент А может растворяться в В, образуя твердый раствор, обозначенный S_B(A) (твердый раствор на основе структуры компонента В), только в пределах концентраций от нуля (точка В) до концентрации, выражаемой точкой g₁. Однофазные области твердых растворов S_A(B) и S_B(A) на диаграмме заштрихованы.

Рис. 10. Диаграмма состояния системы с ограниченным

рядом твердых растворов и эвтектоидной точкой

Ниже эвтектоидной температуры t₁ предельные концентрации твердых растворов определяются линиями gk и g₁k₁. В области kgg₁k₁ система представляет собой смесь S_A(B) и S_B(A). Рассмотрим путь кристаллизации некоторых составов в этой системе.

Путь кристаллизации расплава а. По достижении кривой ликвидуса (точка b) из расплава этого состава начинают выделяться кристаллы твердого раствора S_B(A) состава с (точка на кривой солидуса). При дальнейшем охлаждении состав жидкости будет изменяться по кривой ликвидуса от точки b до эвтектоидной точки Е, а состав выпадающих твердых растворов – по кривой солидуса от точки с до точки g₁. При эвтектоидной температуре t₁ жидкость эвтектоидного состава Е полностью закристаллизовывается с выделением двух твердых растворов S_A(B) состава g и S_B(A) состава g₁. При дальнейшем охлаждении составы этих двух твердых растворов будут изменяться по бинодальным кривым gk и g₁k₁.

Путь кристаллизации расплава а₁. Начальный путь кристаллизации расплава этого состава аналогичен предыдущему: состав жидкости при охлаждении изменяется от b₁ до b₃, а состав твердого раствора S_B(A) – от с₁ до с₃. При дальнейшем охлаждении происходит понижение температуры твердого раствора от точки с₃ до точки е₁, лежащей на бинодальной кривой g₁k₁. При температуре t₂, соответствующей точке е₁, твердый раствор S_B(A) оказывается насыщенным по отношению к компоненту А, который начинает выделяться, но не в чистом виде, а в виде твердого раствора S_A(B), состав которого определяется концом конноды е₁е, т. е. точкой е, лежащей на бинодальной кривой gk. При дальнейшем охлаждении составы образовавшихся твердых растворов изменяются по бинодальным кривым соответственно от точки е₁ до точки k₁ и от точки е до точки k.

Путь кристаллизации расплава а₂.Этот путь ничем не отличается от такового в системе с непрерывным рядом твердых растворов.