В общем случае из пересыщенного твердого раствора выделяется фаза, отличающаяся от матрицы и химическим составом, и структурой. Рассмотрим вначале наиболее простой случай, когда выделяющаяся фаза отличается от матрицы только составом.
На рисунке, а изображена диаграмма состояния с непрерывным рядом твердых растворов при высоких температурах. Линия MKN, часто называемая кривой расслоения (по аналогии с соответствующей кривой для жидких растворов), является границей растворимости в твердом состоянии.
При охлаждении сплава до температуры ниже этой линии из исходного твердого раствора выделяется другой твердый раствор с той же кристаллической решеткой, но иным химическим составом.
Диаграмма состояния с кривой расслоения
Диаграмма состояния с кривой расслоения MKN и спинодалью RKV (а) и кривые
зависимости свободной энергии от состава при трех температурах (б).
Выше критической точки К, например при температуре Т1, при любых концентрациях стабильна одна фаза, и кривая зависимости свободной энергии твердого раствора от его состава на любом участке обращена вогнутостью вверх. С понижением температуры свободная энергия и компонентов, и твердых растворов растет (смотрите кривую свободной энергии при температуре Т2).
При более низких температурах (например, при Т3) и достаточно большой положительной теплоте смешения концентрированных твердых растворов кривая свободной энергии в средней своей части выгибается выпуклостью вверх. Тогда в некоторой области системы стабильным оказывается не один твердый раствор, а смесь двух растворов разного состава. Эти составы можно определить, проведя касательную к кривой свободной энергии (смотрите Образование промежуточных метастабильных фаз).
Участок кривой as1s2b расположен выше касательной а b и, следовательно, он относится к твердым растворам, неустойчивым при температуре Т3, так как на этом участке свободная энергия одной фазы всегда больше, чем у смеси фаз того же среднего состава (например F1 > F2).
Если каким-либо путем при температуре Т3 получен неустойчивый твердый раствор, то он должен распадаться на смесь двух твердых растворов, имеющую меньшую свободную энергию. Этот распад может идти двумя принципиально разными путями.
«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков