Диаграмма с устойчивым химическим соединением

Предположим, что оба компонента образуют одно устойчивое соеди­нение A _n B_m, причем и это соединение, и чистые компоненты не обра­зуют в твердом состоянии растворов.

Компонентами системы являются вещества A и В, а твердыми фа­зами — А, А _n В_т и В. Из четырех возможных в этой системе фаз могут сосуществовать три L, А, А _n Вт или L, В, А _n Вт.

Это химическое соединение устойчиво, поэтому оно может быть нагрето без разложения до своей температуры плавления (точка С). Химическое соединение плавится при постоянной температуре. Плавление химического соединения при постоянной температуре вполне соответствует правилу фаз. Химическое соединение можно рассматривать как однокомпонентную систему (один компонент — химическое соединение), тогда при плавлении с = k – f + 1 = 1 – 2 + 1 = 0

На рис. 11 показана диаграмма состояния с устойчивым химическим соеди­нением А _n Вт. Точка С соответствует температуре плавления этого химического соединения. На диаграмме имеются две эвтектические точки E ₁ и Е₂. Эвтектика Е₁ представляет собой смесь кристаллов компонента A и химического соединения, а эвтектика Е₂ — кристаллов B и химического соединения. Соответствующими реакциями образования эвтектических смесей являются:

Le ₁ → A + А _n Вт, Le ₂ → B + А _n Вт.

На линиях Е₁С и СЕ₂ выделяются первичные кристаллы химического соеди­нения. Следовательно, заэвтектические сплавы в отношении эвтектики Е₁ и доэвтектические сплавы в отношении эвтектики Е₂ в твердом состоянии состоят из первичных кристаллов А _n Вт и эвтектики Е₁ или Е₂.

Кристаллизация сплавов по этой диаграмме происходит совершенно аналогично кристаллизации сплавов, образующих механическую смесь кристаллов чистых компонентов. Отличие состоит Только в том, что, кроме выделения кристаллов чи­стых компонентов А и В, происходит, еще образование кристаллов химического соединения. Таким образом, диаграмма с химическим соединением представляет собой как бы приставленные одна к другой две простые диаграммы. Можно раз­делить такую диаграмму на две части по вертикали, соответствующей химическому соединению, и изучать каждую часть диаграммы отдельно.

Рис.11. Диаграмма состояния с устойчивым химическим соединением

Рис.12. Диаграмма состояния с двумя устойчивыми химическими соединениями

Рис.13. Диаграмма состояния с твердым раствором на базе химического соединения

Рис.14. Диаграмма состояния с неустойчивым химическим соединением

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 сплавов механических смесей (рис. 12).

Если же компоненты в твердом состоянии образуют ограниченные твердые растворы, а также растворы на базе химического 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 А _n В _m. Нетрудно заметить, что если диаграмма на рис. 12 Представляет собой сдвоенную диаграмму сплавов — смесей из чистых компонентов, то диаграмма, приведенная на рис. 13, представляет сдвоенную диаграмму сплавов — смесей из твердых растворов.