Диаграмма состояния IV типа, которая характерна для сплавов, компоненты которых имеют в жидком состоянии неограниченную растворимость, а в твёрдом состоянии вступают в химическую реакцию

Данная диаграмма является диаграммой состояния IV типа, то есть характерна для сплавов, компоненты которых имеют в жидком состоянии неограниченную растворимость, а в твёрдом состоянии вступают в химическую реакцию, образуя новое вещество - химическое соединение.

          На диаграмме изображены следующие линии:

АВС – линия ликвидус, то есть линия, соответствующая температуре начала кристаллизации сплавов. На участке АВ из жидкого сплава выделяются кристаллы алюминия, а на участке ВС из жидкого сплава выделяются кристаллы химического соединения CaAl2.

KBL – линия солидус, то есть линия, соответствующая температуре конца кристаллизации сплавов. По этой линии из жидкого сплава выделяется эвтектика состава точки В. В точке В из жидкого сплава выделяются  кристаллы алюминия и химического соединения CaAl2, то есть образуется эвтектика: Эв(Al+CaAl2).

CДЕ – линия ликвидус. На участке СД из жидкого сплава выделяются кристаллы химического соединения CaAl2, а на участке ДЕ из жидкого сплава выделяются кристаллы кальция.

МДN – линия солидус. По этой линии из жидкого сплава выделяется эвтектика состава точки Д, состоящая из кристаллов кальция и химического соединения: Эд(Ca+CaAl2).

Кроме граничных вертикальных линий для чистых металлов Al и Ca имеется третья вертикаль, соответствующая химическому соединению CaAl2. Верхняя точка этой вертикали указывает температуру плавления химического соединения (аналогично точкам температур плавления металлов Al и Ca).

            Также на диаграмме изображены два сплава: I-I и ΙΙ-ΙΙ.

          Сплав Ι-Ι состоит из 5% Ca и 95% Al. Для построения кривой охлаждения я использую правило фаз, которое устанавливает возможное число фаз и условия,

            при которых они могут существовать в данной системе. Оно выражает зависимость между количеством фаз, числом компонентов и числом степеней свободы системы.

          Определяю число степеней свободы в точках 1 и 2:

С1=2-2+1=1 (Ф: Ж,Al) – это значит, что процесс протекает при переменной температуре и можно изменить один фактор (температуру), не нарушая равновесия системы. На кривой охлаждения это отмечается перегибом, показывающим выделение теплоты кристаллизации.

С2=2-3+1=0 (Ф: Ж, Al, CaAl2) – это значит, что процесс протекает при постоянной температуре, изменять нельзя ничего. В точке В существует одновременно три фазы, и пока одна из фаз не исчезнет (растворится вся твёрдая часть при нагреве, или затвердеет жидкая часть при охлаждении), температура останется неизменной. На кривой охлаждения это изображается изотермой, символизирующей временную остановку температуры.

          Сплав ΙΙ-ΙΙ состоит из 50% Ca и 50% Al. Строю кривую нагревания в координатах температура – время:

0`- 1`– физический процесс нагревания сплава CaAl2+Эд(Ca+CaAl2). На кривой нагревания этот участок изображается прямой линией.

1`- 1``– эвтектика состава точки В превращается в жидкий  сплав:

С1`=2-3+1=0 (Ф: Ж, CaAl2, Ca) – температура постоянная; на кривой имеем изотерму.

1``- 2`– химическое соединение CaAl2 превращается в жидкий сплав:

С2`=2-2+1=1 (Ф: Ж, CaAl2) – температура изменяется; на кривой имеем перегиб.

2`- 3 – физический процесс нагревания жидкого сплава.

          Определяю концентрацию фаз в точке Р. Для этого воспользуюсь правилом отрезков коноды: при температуре tn провожу коноду (изотерму) через точку Р до