Строго говоря, эвтектика - это точка на диаграмме состояния, в которой жидкость (расплавленный металл) находится в равновесии с двумя или несколькими твердыми фазами. Кристаллизация сплава в этой точке происходит при постоянной температуре.

 

На нашей любимой в лабораторных работах диаграмме состояния свинец-сурьма эвтектика обозначена точкой «С» (рис.1,а). В этой точке формируется структурная составляющая, которую также называют эвтектикой (рис.1,б).

свинец эвтектика в сплаве свинец-сурьма
                               а                                         б

Рисунок 1. Диаграмма состояния свинец-сурьма (а) и структура эвтектики свинец-сурьма.

Поскольку в металлографии мы имеем дело со структурами, то эвтектикой будем называть структурную составляющую, которая состоит из двух и более фаз, одновременно закристаллизовавшихся из расплава, и имеющую характерное строение. Т.е. эвтектика фазой не является, и об этом следует помнить.
Эвтектическое превращение (эвтектический распад жидкости) – это фактически многофазная кристаллизация, диффузионное разделение расплава на 2 одновременно образующиеся кристаллические фазы. В сущности, эвтектика является естественным композиционным материалом, поскольку фазы, ее составляющие, как правило существенно различны по своим свойствам.
Если компоненты сплава неограниченно растворяются друг в друге, то эвтектика не формируется. Это, например, сплавы Cu-Ni, Cu-Au, Ag-Au и пр.Примером сплавов с эвтектикой являются сплавы Al-Cu, Pb-Sn, Bi-Cd, Al-Si (рис.2) и многие другие. И конечно, сплавы системы железо-углерод, т.е. стали и чугуны.

Эвтектика в легированном силумине

Рисунок . 2 эвтектики в легированном силумине.

Т.о., эвтектика всегда формируется при кристаллизации (из жидкого в твердое).

Эвтектоид формируется при перекристаллизации твердого раствора. Чаще всего в качестве примера эвтектоида приводят перлит. Перлит образуется при перекристаллизации (распаде) аустенита. В точке в точке S при 0,8% углерода структура состоит только из перлита (рис. 3).

4 Перлит в чугуне
                                       а                                                б

Рисунок 3. Фрагмент диаграммы состояния (а) и эвтектоид системы железо-углерод (перлит) (б).

Главное: в эвтектику или эвтектоид превращается всегда раствор:
Эвтектоидное превращение: из твердого в твердое;
Эвтектическое превращение: из жидкого в твердое.

А еще надо сказать, что эвтектика (или эвтектоид) – это самая красивая фазовая составляющая. Богатейшим материалом для демонстрации эвтектик и эвтектоида является чугун. На рис. 4 приведена структура, содержащая 3 эвтектики и эвтектоид: фосфидная (1) и феррито-графитная (2) эвтектики, ледебурит (3), перлит (4).

5

Рисунок 4. Три эвтектики и эвтектоид

Различные структуры связаны между собой, и по виду отделить эвтектику и эвтектоида не всегда возможно. На рис.5 показан ледебурит (эвтектика) в доэвтектическом чугуне; структура чугуна аустенит + ледебурит. В свою очередь ледебурит – это цементит + аустенит. Зерна аустенита ниже 727оС превратились в перлит. То же самое произошло и с аустенитом эвтектики. Поэтому наша эвтектика при комнатной температуре состоит из цементита и эвтектоида.

6

Рисунок 5. Структура доэвтектического чугуна.

Строение эвтектических (эвтектоидных) зерен, а, следовательно, и эвтектическая структура сплавов, может быть различной. Определяется она природой кристаллизующихся фаз и условиями кристаллизации.
По форме различают полиэдрические, пластинчатые, разветвленные (дендритные) и сферолитные эвтектические зерна. Классический пластинчатый эвтектоид – это перлит, который уже показан на рис. 3 - 5. Пластинчатая эвтектика в ферросплаве показана на рис.6.

7

Рисунок 6. Эвтектика в сплаве Fe-Ti, излом

Эвтектика дендритного типа показана на рис.1. На рис.7а показано эвтектическое зерно (дендритный тип) в силумине. На рис 7б – кислородная эвтектика Cu-Cu2O в литой меди (с изолированными включениями одной фазы).

8 9
   

Рисунок 7. Эвтектика в силумине (а) и в литой меди (б).

По морфологии, пожалуй, не скажешь, с чем именно мы имеем дело - с эвтектикой или эвтектоидом. Примеры структуры эвтектоидов приведены на рис. 8 и 9.

10 11
                                      а                                               б

Рисунок 8 . Эвтектоиды в чугуне (а) и в сплаве медь-15% олова (б).

12 13
                                          а                                           б

Рисунок 9 . Фрагмент диаграммы состояния Cu-Be (а) и -эвтектоид состава CuBe2 в границах зерна, бронза БрБ2 (б).

Вверх