Диаграмма с устойчивым соединением

Рассмотренные выше четыре вида диаграмм состояний являются наиболее простыми – на двух последних диаграммах присутствуют по семь фазовых областей: три однофазных, три двухфазных и одна (вырожденная в горизонтальную прямую) трехфазная. Диаграмма состояний реальных двойных систем бывают гораздо сложнее рассмотренных. Усложнение диаграмм происходит только за счет появления новых фазовых областей, что возможно по двум причинам: либо за счет образования промежуточных соединений, либо за счет полиморфизма компонентов.

Рассмотрим вначале диаграммы с промежуточными соединениями. Разливают соединения устойчивые и неустойчивые. Соединение называют устойчивым, если его можно нагреть без разложения до расплавления, и неустойчиво, если при нагреве оно разлагается.

На рис. 12 показана диаграмма состояний с одним устойчивым соединением A_nB_m, причем и это соединение, и чистые компоненты не образуют в твердом состоянии растворов.

Точка С соответствует температуре плавления этого соединения. Компонентами системы являются вещества А и В, а твердыми фазами – А, A_nB_m и В. Из четырех возможных в этой системе фаз могут сосуществовать две тройки: Ж, A, A_nB_m, или Ж, B, A_nB_m.

Согласно определению, соединение можно рассматривать как однокомпонентную систему. Поэтому диаграмму на рис. 12 можно разделить на две приставленные одна к другой самостоятельные диаграммы двойных систем А – A_nB_m и A_nB_m – В. Соответственно, на диаграмме имеются две эвтектические точки E₁ и E₂. Эвтектика E₁ представляет собой смесь кристаллов компонента А и соединения A_nB_m, а эвтектика E₂ - кристаллов В и соединения A_nB_m.

На линиях E₁C и CE₂ выделяются первичные кристаллы соединения. Следовательно, заэвтектические сплавы в отношении эвтектики E₁ и доэвтектические сплавы в отношении эвтектики E₂, в твердом состоянии состоят из первичных кристаллов A_nB_m и эвтектики E₁ или E₂.

Кристаллизация сплавов по этой диаграмме происходит совершенно аналогично кристаллизации сплавов, образующих двухфазную смесь кристаллов чистых компонентов. Отличие состоит только в том, что, кроме выделения кристаллов чистых компонентов А и В, происходит еще образование кристаллов соединения.

Если компоненты А и В образуют между собой два или больше химических соединений, то такая диаграмма представляет собой диаграмму, составленную из трех, из четырех и т.д. простых диаграмм (рис. 13).

 

Если же компоненты в твердом состоянии образуют ограниченные твердые растворы, а также растворы на базе соединения, то на диаграмме состояния это отмечается областями существования соответствующих твердых растворов. На рис. 13 изображена такая диаграмма, где α- и β-твердые растворы на базе чистых компонентов, а γ-твердый раствор на базе химического соединения A_nB_m. Нетрудно заметить, что если диаграмма на рис. 13 представляет сдвоенную диаграмму сплавов - смесей из чистых компонентов, то диаграмма, приведенная на рис. 12, представляет сдвоенную диаграмму сплавов – смесей из твердых растворов.