Диаграмма состояния I рода

Наиболее типичными сплавами этой группы являются сплавы свинца с сурьмой. На примере этих сплавов и рассмотрим более подробно принцип построения диаграмм состояния сплавов. При помощи термического метода исследования получают кривые охлаждения ряда сплавов свинца с сурьмой. Чем больше будет таких кривых, тем точнее получится диаграмма состояния сплавов.

Для построения диаграммы возьмем пять сплавов свинца с сурьмой различной концентрации: а - 5% сурьмы и 95% свинца; б - 10% сурьмы и 90% свинца; в - 20% сурьмы и 80%) свинца; г - 40% сурьмы и 60% свинца; д - 80% сурьмы и 20% свинца. Кривые охлаждения указанных сплавов. Рассмотрение приведенных кривых охлаждения сплавов показывает, что все сплавы имеют две критические температуры: верхнюю и нижнюю. Если наблюдать за процессом кристаллизации этих сплавов, то можно убедиться, что верхняя критическая температура соответствует началу затвердевания, а нижняя - концу затвердевания сплава. Таким образом, процесс кристаллизации указанных сплавов резко отличается от кристаллизации чистых металлов. Сплавы кристаллизуются в интервале температур, а чистые металлы - при постоянной температуре. Только один сплав, содержащий 13% сурьмы и 87% свинца, имеет одну критическую температуру, т. е. затвердевает при постоянной температуре. Это объясняется тем, что при указанном сочетании компонентов при температуре 240° из жидкого сплава одновременно выделяются кристаллы свинца и сурьмы, равномерно располагаясь между собой. Так как они образуются одновременно, то затрудняют рост друг друга, в результате чего получается мелкозернистая структура сплава.

Такая механическая смесь кристаллов, выделяющихся из жидкого сплава одновременно, называется эвтектикой (в переводе с греческого - хорошо сложенный). Сплавы указанной концентрации называют эвтектическими. Анализ процесса кристаллизации остальных сплавов свинца с сурьмой показывает, что в начале кристаллизации из жидкого сплава будут выделяться кристаллы того элемента, который является избыточным по отношению к эвтектическому составу (87% свинца и 13% сурьмы).

При кристаллизации сплавов а я б в избытке к эвтектическому составу будет свинец; следовательно, в начале процесса кристаллизации будут выделяться кристаллы свинца. Это происходит до того момента, пока в жидком сплаве не останется 87% свинца и 13% сурьмы. Тогда при температуре 240° из оставшейся жидкости будет выделяться эвтектика, и на этом процесс кристаллизации закончится. В твердом состоянии структура рассмотренных сплавов будет состоять из кристаллов свинца и эвтектики, представляющей собой равномерную механическую смесь свинца и сурьмы.