Лекція №15: Діаграми стану подвійних систем ІІ типу

Обидва компоненти необмежено розчиняються у рідкому та твердому станах і не утворюють хімічних сполук. Компоненти: А і В.

Якщо два компоненти необмежено розчинні в рідкому і твердому станах, то можливе існування тільки двох фаз — рідкого розчину Р та твердого розчину а . У цьому випадку трьох фаз бути не може, кристалізація при постійній температурі не відбувається, горизонталь­ної лінії на діаграмі немає.

Лінія АтВ є лінією ліквідусу, а лінія АnВ — лінією солідусу. Точка 1— початок кристалізації, точка 2 — кінець кристалізації . Між точками 1 і 2 сплав знаходиться у двофазному стані. За двох компонентів і двох фаз система моноваріантна С = К+1-Ф = 2+1-2=1, тобто, якщо змінюється температура, змінюється і концентрація компонентів у фазах. Кожній температурі відповідає певний, цілком конкретний, склад фаз.

При С = 0 рівновагу називають нонваріантною (безваріантною); при С = 1 — моноваріантною (одноваріантною); при С = 2 — система біваріантна (двоваріантна).

Концентрацію і кількість фаз у сплаві К в точці а визначають за правилом відрізків, склад рідкої фази —проекцією точки b, що лежить на лінії ліквідусу, а склад твердої фази — проекцією точки с на лінії солідусу. Кількість фаз знаходять зі співвідношень ас /bc для рідкої фази і ba/bc — для твердої. У всьому інтервалі кристалізації (від точки 1 до точки 2) з рідкого сплаву, який має вихідну концентрацію К, виділяються кристали, багатші на тугоплавкий компонент порівняно з вихідним сплавом. Склад цих кристалів визначають проекцією s. Завершується кристалізація К у точці 2, коли остання краплина рідини, що має склад l затвердіє. Склад рідини змінюється відповідно до кривої 1 - , а склад кристалів — відповідно до кривої s—2, і в момент закінчення кристалізації склад кристалів ідентичний складу вихідної фази.

Необмежені тверді розчини утворюють компоненти, що мають однакові за типом та близькі за параметрами кристалічні решітки та невелику різницю в атомних розмірах.

Правило відрізків (правило важеля). При кристалізації змінюються склад рідини (концентрація компонентів) і кількість кожної фази, у будь-якій точці діаграми їх можна визначити. Роблять це, використовуючи правило важеля (правило відрізків).

У точці а, що відповідає стану сплаву К при температурі t1 сплав складається з кристалів В і рідини. Вище точки сплав перебуває в однофазному стані і концентрація компонентів у цій фазі (рідині) визначається проекцією точки . Під час охолодження зі сплаву виділяються кристали В і склад рідини змінюється — у ній збільшується вміст компонента А. За температури t1, концентрація компонента В визна­чається проекцією точки b. Це максимальна кількість компонента В, яку може містити рідина при температурі t1 . У разі евтектичної температури рідина сягає евтектичної концентрації. Отже, при охолодженні сплаву К концентрація рідини зменшується за кривою С. Кристали В, що виділилися, мають сталий склад — це чистий компонент В.