2.3.1. Эвтектика грубого конгломерата

При очень медленном охлаждении (малом переохлаждении) жидкого раствора эвтектического состава (ΔТ_i ~ 0…5 ⁰С) в системе А - Б, подобной системе А - В на рис.1, кристаллы α и β фаз эвтектики могут зарождаться и расти раздельно (из разных центров кристаллизации). При выделении из расплава эвтектического состава частицы α - фазы близлежащая жидкость обед­няется компонентом А, а при выделении частицы β - фазы – компонен­том

Б. Вследствие создающихся в жидком растворе градиентов концентрации компонентов А и Б происходит их диффузионный перенос через жидкость к фронту выделения твердых фаз α и β. На рис.4 компонент А диффундирует в жидком растворе слева направо, а компонент Б – в противоположном направлении. Благодаря этой диффузии поддерживается возможность выделения α - фазы на имеющихся зародышах α и β -фазы - на зародышах β. Зарождение эвтектиче­ских фаз в общем случае - неодновременное. В даль-

нейшем при кристаллизации частицы обеих фаз растут одновременно. Такое

диффузионное перераспределение компонентов в жидком растворе нередко называют по Г. Тамману и А. Бочвару диффузионным разделением жидкого раствора. Частицы α и β фаз эвтектики растут вплоть до их соприкосновения.

В результате отсутствия сопряженного роста обеих фаз эвтектики по окончании кристаллизации формируются крупные зерна α и β без взаимного прорастания и очевидного порядка в их расположении; эвтектические коло-

Рис.4. Диффузионные потоки при формировании структуры

грубого конгломерата при эвтектиче­ской кристаллизации

нии отсутствуют. Такую эвтектическую структуру назы­вают эвтектикой грубого конгломерата или разделенной эвтектикой.

Конгломератную структуру имеют, например, эвтектика немодифициро-

ванного эвтектического сплава системы Al-Si, состоящая из пластин (игл) кремния – ведущая фаза и твердого раствора кремния в алюминии (рис.5, [3]); эвтектика в системе Al-Sn (рис.5, а), состоящая из двух твердых растворов: на основе алюминия - ведущая фаза и на основе олова.

Если при кристаллизации расплава эвтектического белого чугуна (система Fe – Fe₃C) из всех возможных скоростей охлаждения, достаточных для торможения кристаллизации графита, выбрать минимальную, то эвтектический распад жидкости создает структуру грубого конгломерата (рис.5, б), состоящую из химического соединения Fe₃C (цементита) - ведущая ярко - белая фаза и аустенита (твердого раствора углерода в Fe_γ).

Конгломератные эвтектики образуются независимо от условий охлаждения, если энтропия плавления одной или обеих эвтектических фаз больше 17 Дж ^. моль^{-1 .} К^-1.

Сплавы со структурой грубого конгломерата имеют низкие механические свойства: малую прочность и пластичность.

а б

Рис.5. Эвтектика грубого конгломерата (разделенная эвтектика)

в системе Al – Sn, ×200 (а) и в белом чугуне, ×100 (б)