Диаграмма перитектического типа Sn-Sb

На рис. 5 представлена часть диаграммы состояния Sn-Sb. Олово и сурьма в жидком состоянии образуют однородный жидкий раствор L. В твердом состоянии образуются фазы: a-твердый раствор Sb в Sn переменного состава от 11 % до 7% Sb, b-фаза на базе соединения SnSb, постоянного состава 40% Sb, остальное - Sn, имеющее сложную кристаллическую решетку.

Трехфазное перитектическоепревращение L+b®a происходит при постоянной температуре 243°С и заключается в том, что ранее образованные кристаллы b^I (в интервале температур L+b), растворяются в жидкости L и одновременно возникают зародыши новой фазы a.

Sb ® % Sb (по массе) %

Рис. 15. Часть диаграммы состояния Sn-Sb

В зависимости от состава сплавов перитектическая реакция заканчивается по-разному.

Для полного исчезновения жидкости L и кристаллов b^I необходимо строгое соотношение их весовых количеств, определяемое при помощи коноды, соответствующей концу первичной кристаллизации L®b^I (т.е. выбирают отрезок соответствующий точкам перитектики):

 

Q_L Q_bI

Таким образом, перитектическое превращение будет протекать с полным исчезновением обеих исходных фаз только в единственном сплаве (11% Sb), который после перитектики будет состоять из одной фазы a, называемой перитектической - a^п.

В остальных сплавах перитектическое превращение завершается с сохранением либо избыточных кристаллов b^I (в сплавах, содержащих от 11% до 38% сурьмы), либо избыточной жидкости L (в сплавах, содержащих от 10% до 11% сурьмы). Количество избыточных фаз определяется по конодам на полградуса ниже температуры перитектики, т.е. в областях L+a и a+b. Например, в сплаве с 12% Sb, количество избыточных зерен b-фазы определяется следующим образом:

Q _b^I изб ,

а в сплаве с 10,5% Sb количество избыточной жидкости равно
.

Если в сплаве после завершения перитектического превращения осталась избыточная жидкая фаза, то она с понижением температуры кристаллизуется в a-фазу (в интервале температур между линиями ликвидус и солидус) в области L+a. При дальнейшем охлаждении сплавов в твердом состоянии в области a+b происходит вторичная кристаллизация в соответствии с линиями переменой растворимости: a_11-7Ûb_38-40.

Для определения конечной структуры сплавов необходимо, как обычно, определить критические температуры фазовых превращений, а затем суммировать результаты этих превращений.

Например, для сплава с 12% Sb:

1. Затвердевание начинается при температуре около 260°С. В интервале температур 260-243⁰С происходит первичная кристаллизация L_12-10®b^I.

2. При температуре 243°С происходит перитектическая реакция L+b®a^п.(+b^изб)^., т.к. к моменту начала перитектического превращения в сплаве количество b^I фазы оказалось значительно больше, чем необходимо для полного растворения ее в жидкости:

Q_b^I , а .

 

Таким образом, в структуре сплава образуются зерна двух фаз, которые кристаллизовались независимо друг от друга (при разных температурах), поэтому не образовали единую структуру смеси (наподобие эвтектической).

3. При охлаждении ниже температуры перитектики происходит вторичная кристаллизация aÛb.

Окончательная структура сплава состоит из: a₇^п.+b₄₀^изб.+a₇^II+b₄₀^II.

Определение весовых количеств этих составляющих проводится по правилу коноды при температурах, когда полностью образовались структурные составляющие, в нашем случае при температуре конца перитектики:

Q_a^п , Q_b^изб

Количество вторичных кристаллов при комнатной температуре:

Q_b^II Q_a^п, Q_a^II Q_b^изб

На рис. 6 приведены структуры изучаемых сплавов.

Темный или черный цвет имеет a-фаза, т.к. она протравливается сильнее; b-фаза (являясь соединением) слабо травится, поэтому имеет белый цвет. При этом b^изб представлена в виде крупных, геометрической формы кристаллов, а вторичные кристаллы b^II – в виде мелких округлых белых частиц.