Диаграммы фазового равновесия (диаграммы состояния)

Фазовое состояние сплавов зависит от концентрации компонентов и температуры, при которой находится сплав. Для изучения фазового состояния сплавов пользуются диаграммами фазового равновесия (диаграммами состояния), которые строятся в координатах «температура–концентрация компонентов». Линии диаграммы показывают температуры фазовых превращений, области диаграммы – фазовый состав сплавов в условиях равновесия. Ниже рассмотрены основные типовые диаграммы состояния, характерные для металлических сплавов.

4.2.1. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии

На рис.4.1 показана диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Такой тип диаграммы соответствует сплавам Cu-Ni, Ag-Au и др. В таких сплавах при охлаждении происходит только одно фазовое превращение – кристаллизация.

Рис.4.1. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью в твердом состоянии

Кристаллизация сплавов начинается при температурах t_Н, образующих линию ликвидус. Выше этой линии все сплавы находятся в жидком состоянии. Кристаллизация чистых компонентов А и В идет при постоянных температурах (t_A и t_B соответственно), тогда как кристаллизация твердых растворов – в интервале температур (t_Н-t_К). Окончанию кристаллизации соответствуют температуры t_К - линия солидус. Ниже этой линии все сплавы находятся в твердом состоянии, в виде α-твёрдого раствора. В области между линиями ликвидус и солидус находятся в равновесии две фазы: жидкий раствор и α-твердый раствор.

Диаграммы состояния позволяют определить структуру сплавов после завершения всех фазовых превращений при охлаждении. В данном случае структура любого сплава после охлаждения представляет собой зерна a-твердого раствора (рис. 4.1).