Диаграмма состояния системы с химическим соединением, плавящимся инконгруэнтно

СИСТЕМЫ С ТВЕРДЫМИ РАСТВОРАМИ, КОМПОНЕНТЫ КОТОРЫХ ВЗАИМНО НЕОГРАНИЧЕННО РАСТВОРИМЫ.

 

Твердыми растворами называются однородные системы переменного состава, состоящие из двух и более компонентов. Различают твердый раствор двух типов: внедрение и замещение. В твердых растворах внедрение частицы (атомы, молекулы или ионы) одного компонента размещаются между узлами кристаллической решетки другого компонента. Растворы внедрения получаются, например, при растворении в металлах неметаллов — бора, углерода, водорода, азота.

Диаграмма состояния с неограниченной растворимостью компонентов А и В в жидком и твердом состояния представлена на рис. 6. Ниже линии солидуса t_Ac₀t_B находится область существования твердых растворов; выше линии ликвидуса t_Aa₀t_B расположена область жидких растворов; между линиями солидуса и ликвидуса находится область равновесного сосуществования жидких и твердых растворов. Рассмотрим охлаждение расплава, обозначенного фигуративной точкой М. При температуре t_a‚ в точке а₀ начинается кристаллизация твердого раствора и образуется двухфазная система, состоящая из расплава состава х₀, находящегося в равновесии с твердым раствором состава х₃ в интервале температур от t_а до t₁ число степеней свободы равно единице (С=3-2=1) и каждой температуре соответствуют определенные составы жидкого и твердого раствора. Например, система состава х₀ в фигуративной точке b₀ состоит из двух фаз; жидкого раствора состава х₁ (точка b₁) и твердого раствора состава х₂ (точка b₂).

Согласно правилу рычага для фигуративной точки b₀

 

m₁+m₂=m₀

m_1\m₂ = x₂ – x₀\ x₀ – x₁

m₀ – масса расплава

m₁ и m₂ – массы расплава и твердого раствора

 

Полное затвердение расплава произойдет при температуре t_c; при этом состав х₀ твердого раствора (точка с₀) соответствует составу х₀ исходного расплава а₀. Так как на диаграмме состояния нет точек, в которых в равновесии находились бы три фазы, и число степеней свободы было бы равно нулю, то на кривой охлаждения (рис. 6, 6) нет горизонтальных участков. Путь кристаллизации изображается кривой Ма₀bс₁.

 

рис. 6