2.2.3. Правило отрезков

 Следовательно, рассматриваемая двухфазная система включает жидкую фазу, состоящую из атомов компонентов А и В, в которой находятся кристаллы компонента А. Спроектировав точку в на ось концентраций, можно определить состав жидкой фазы при данной температуре. Так в сплаве Н при t₀ в жидкой составляющей имеется в наличии 60 % компонента А и 40 % компонента В.

Для определения количества твердой фазы необходимо взять отношение части коноды, примыкающей к области жидкой фазы, к длине всей коноды, а для определения количества жидкой части сплава – отношение отрезка коноды, примыкающей к твердой фазе, к длине всей коноды.

Правило отрезков применимо для любых температур и любых двухфазных областей диаграмм состояний. Например, сплав М, содержащий (точка м^/) 20 % компонента А и 80 % компонента В при температуре t_к состоит из эвтектики (точка m) и кристаллов компонента В (точка n). Количество эвтектики находится из выражения:

 

Эвт [А+В] =100 %,

 

а количество компонента В из отношения: 

 

В =  100 %.

 

2.2.4. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которой неограниченно растворимы в жидком и твердом состояниях (ιι рода)

Компоненты сплавов: компонент А и компонент В; фазы: жидкий раствор Ж и кристаллы твердого раствора .

Общий вид диаграммы приведен на рис. 24. Линия С1Д – линия ликвидус, линия С2Д – линия солидус. 

 Подобные диаграммы характерны для сплавов, состоящих из компонентов с неограниченной растворимостью в жидком и твердом состояниях. Компоненты таких сплавов имеют одинаковые по типу с близкими параметрами кристаллические решетки.

Рассмотрим кристаллизацию сплава I. При температуре t1 образуются первые кристаллы твердого раствора состава точки m, т.е. содержащие Вm/ компонента А и Аm/ компонента В. Ввиду того, что в образовавшемся твердом растворе компонента В больше, он является растворителем. Значит в начале кристаллизации выделяются кристаллы В(А) – твердого раствора компонента А в компоненте В. С понижением температуры кристаллы твердого раствора продолжают выделяться. При этом их состав меняется по линии солидуса. Одновременно с изменением состава твердого раствора изменяется и состав жидкой фазы по линии ликвидуса. Следовательно происходит перераспределение атомов компонентов А и В между жидкой составляющей и кристаллами твердого раствора. Так, при температуре, соответствующей точке О, состав твердого раствора определяется точкой n, а жидкой фазы – точкой p.

К концу кристаллизации (в условиях равновесия) все кристаллы становятся однородными и имеют состав, соответствующий точке К. Выравнивание состава кристаллов происходит за счет диффузии, т. е. перемещения атомов компонента А из жидкого расплава (в котором концентрация А более высокая) в имеющиеся кристаллы В(А).

     Однако диффузионные процессы протекают сравнительно медленно. Поэтому в реальных условиях быстрого охлаждения составы различных частей кристаллов полностью выровняться не успевают. Такое различие составов в одних и тех же кристаллах называется внутрикристаллической, или дендритной ликвацией. Дендритную ликвацию можно существенно понизить путем нагрева сплава в твердом состоянии до высоких температур, при которых диффузия протекает более интенсивно и состав зерен выравнивается.