Układy dwuskładnikowe o zupełnej rozpuszczalności składników w stanie stałym są tworzone przez izomorficzne składniki A i B rozpuszczające się wzajemnie przy dowolnych stosunkach ilościowych zarówno w stanie ciekłym, jak i stałym. Proces krzepnięcia roztworu stałego przebiega podobnie dla wszystkich stopów układu. Krzepnięcie stopu o stężeniu c2 rozpoczyna się w temperaturze T3 przecięcia się linii składu stopu c2 z linią likwidusu. Likwidusem jest nazywana linia przedstawiająca na wykresie równowagi wartości temperatury, powyżej których stopy w całym zakresie stężeń są ciekłe. Solidusem jest nazywana linia na wykresie równowagi oznaczająca wartości temperatury, poniżej których stopy w całym zakresie stężeń występuję w stanie stałym. Ilościowe udziały faz stałej i ciekłej w przedziale krzepnięcia między likwidusem a solidusem określa prawo dźwigni.
W temperaturze T1, zwanej temperaturą eutektyczną (i oznaczanej TE), najmniejszą energia swobodna w całym zakresie stężeń charakteryzuje się mieszanina fazy ciekłej L i składników A + B. W temperaturze niższej od T1 najmniejsza jest energia swobodna mieszaniny eutektycznej A + B.
Proces krzepnięcia roztworu ciekłego o stężeniu cE, zwanym składem eutektycznym, następuje przez wydzielanie kryształów obu składników A i B z jednorodnej cieczy LE. Proces ten przebiega w stałej temperaturze eutektycznej TE aż do chwili, gdy cała ciecz ulegnie zakrzepnięciu. Przemianę eutektyczna można zapisać w następujący sposób:
LE ® A + B
Podczas krzepnięcia stopów podeutektycznych - o stężeniu c < cE - z jednorodnej cieczy wydzielają się początkowo kryształy metalu A, a skład cieczy zmienia się wzdłuż linii likwidusu od punktu 1 do E. Dopiero wówczas reszta cieczy krzepnie w stałej temperaturze eutektycznej TE, jako mieszanina kryształów metali A i B. Strukturę takiego stopu stanowi mieszanina pierwotnie wydzielonych dużych kryształów metalu A i drobnoziarnista mieszanina eutektyczna metali A i B.
Stopy nadeutektyczne - o stężeniu c > cE - krzepną podobnie jak stopy podeutektyczne, z tym że początkowo wydzielają się kryształy metalu B.
Układy równowagi metali o całkowitym braku rozpuszczalności składników praktycznie nie występują, jednak wykorzystuje się je do analizy stopów metali o bardzo małej wzajemnej rozpuszczalności składników w stanie stałym.
Dwuskładnikowe układy równowagi fazowej o ograniczonej rozpuszczalności składników w stanie stałym z eutektyką są tworzone przez pierwiastki o jednakowych lub różnych sieciach krystalograficznych i różniące się promieniami atomowymi więcej niż o I5%. Gdy sieci krystalograficzne składników są różne, różnią się również sieci każdego z roztworów stałych, a energia swobodna każdego z nich jest opisywana oddzielną krzywą w kształcie litery U. Gdy sieci przestrzenne każdego ze składników są jednakowe, energia swobodna roztworu stałego jest opisywana jedną krzywą z dwoma minimami.
Opisywany układ stanowi jak gdyby połączenie obu wykresów opisanych poprzednio.
Eutektyka jest w tym przypadku mieszanina nasyconych roztworów stałych a i b, a przemianę można zapisać następująco:
LE ® a(ca) + b(cb)
Dwuskładnikowe układy równowagi fazowej o ograniczonej rozpuszczalności składników w stanie stałym z perytektyką podobnie jak układy z eutektyką, są tworzone przez pierwiastki różniące się więcej niż o 15 % promieniami atomowymi, o jednakowych lub różnych sieciach krystalograficznych. Składniki tworzące układy z perytektyką znacznie różnią się jednak wartością temperatury krzepnięcia.
Stopy o stężeniu c < ca oraz c > cL krzepną jako roztwory stałe, oznaczone odpowiednio - a lub b. W temperaturze perytektycznej stop jest złożony z mieszaniny cieczy o składzie cL i kryształów roztworu stałego o stężeniu ca. W tej stałej temperaturze przebiega przemiana perytektyczna. Ciecz o stężeniu cL reaguje z wydzielonymi wcześniej kryształami roztworu stałego a o stężeniu ca, w wyniku czego powstaje kryształy roztworu stałego o stężeniu cb. Można to zapisać następująco:
a(ca) + L(cL) ® b(cb)
Eutektyka mieszanina składników strukturalnych stopu (w postaci kryształów czystych metali, ich roztworów stałych itp.) mająca stały skład chemiczny i powstająca podczas krzepnięcia stopu (o takim samym składzie) w określonej temperaturze, zw. temperaturą eutektyczną.
Perytektyka jest to składnik strukturalny stopów powstający w wyniku przemiany perytektycznej, tj. reakcji fazy ciekłej z wydzielającymi się z niej kryształami; w stopach 2-składnikowych przemiana zachodzi w stałej temperaturze, zw. perytektyczną.
Teraz narysuję cztery dwuskładnikowe układy równowagi fazowej:
1 – o zupełnej rozpuszczalności w stanie stałym
2 – o całkowitym braku rozpuszczalności składników w stanie stałym z eutektyką
3 – o ograniczonej rozpuszczalności składników w stanie stałym z eutektyką
4 – o ograniczonej rozpuszczalności składników w stanie stałym z perytektyką
3
mechanikk