Як приклад метастабільною проміжної фази можна привести цементит в системі Fе-С, який утворюється в сталях в промислових умовах отримання злитків і виробів. Для виділення стабільної фази - графіту - в вуглецевих сталяx необхідно забезпечувати спеціальні умови з метою досягнення стійкого термодинамічної рівноваги.
Для освіти цементиту необхідно незначне переохолодження, тому при звичайних швидкостях охолодження, що супроводжуються невеликим переохолодженням (≤ 20 ° С), кінетичні вигідніше виділення менш збагаченої вуглецем мета-стабільної фази - цементиту.
Утворені при високошвидкісний кристалізації метастабільні проміжні фази поділяють на дві групи: фази з обмеженою метастабільних в деякій температурно-концентраційної області і фази, метастабільні у всій температурно-концентраціоннjй області (нові метастабільні фази).
Освіта метастабільних фаз першої групи спостерігається в системах з інконгруентнимі сполуками. На рис. 4.7 приведена схема утворення проміжних фаз з обмеженою мета-стабільністю.
На основі положення про безперервність зміни властивостей окремих фаз при переході через точку фазового рівноваги розглядають криві метастабильного рівноваги як безперервне продовження відповідних ліній стабільної рівноваги. Таким чином, якщо при рівноважної кристалізації сплаву С0 виділяється стабільна # 946; фаза, то при переохолодженні нижче температури Т1 може утворитися метастабільна в цій температурно-концентраційної області # 947; фаза, а при більш високого ступеня переохолодження, що відповідає температурі Т2, - метастабільна в цій області # 948; + фаза. Слід зазначити, що придушення кристалізації стабільною # 946; -фази, наприклад в сплаві С0 ', може відбуватися також в результаті наявності в розплаві первинних кристалів # 947; -фази, що виділилася в температурному інтервалі Т0'-T1 '.
Метастабільними фазами в обмеженою температурно-концентраційної області є також інконгруентние з'єднання, отримані безпосередньо під час гартування розплаву (рис. 4.8). З'єднання АmВn може бути отримано при високошвидкісний кристалізації сплаву складу, відповідного АmВn, за таких умов: переохолодження розплаву (# 916; Т) нижче температури T1 (термодинамічний критерій); швидкість зародження кристалів сполуки АmВn вище, ніж стабільною # 946; -фази (кінетичний критерій); швидкість охолодження в інтервалі температур T1-T2 достатня для запобігання розпаду метастабільною фази АmВn на стабільні при цих температурах L + # 946; (Теплової критерій).
Як приклад розглянемо систему Ni-Аl з інконгруентно плавиться при 1395 ° С (температура перитектической реакції) інтерметаллідним з'єднанням Нi3Аl (рис. 4.9). При порівняно малих швидкостях охолодження ≤ 10в3 К / с кристалізація сплаву складу С0 починається з випадання кристалів # 946; '- фази (№А1), зростання яких у вигляді дендритів супроводжується дендритних ліквацією із збагаченням алюмінієм межосних ділянок.
При швидкості охолодження ≥ 10в4 К / с виділення первинних кристалів # 946; '- фази пригнічується і кристалізується з розплаву інконгруентное з'єднання Ni3Al (# 945;' - фаза), що супроводжується переходом від дендритних структури до гомогенної структурі кристалів Ni3Аl в зливку сплаву Аl - 73% ат. Ni, отриманому заливанням розплаву в клиноподібний кокіль (рис. 4.10). Залежно від перетину клиновидного злитка швидкість охолодження змінювалася від 10 (в товстому перетині) до 10в4 К / с (в тонкому перетині).
Фази другої групи - нові метастабільні фази, наприклад карбіди нікелю і кобальту Со3С, були отримані при високошвидкісному затвердінні сплавів системи нікель-вуглець (Ni - 17% ат. С), кобальт - вуглець (З - 14% ат. С). Переохолодження, необхідне для утворення карбіду нікелю в системі Ni-С, більш високе, ніж для карбіду кобальту в системі Со-С:
120 ° С відповідно, що свідчить про більшу стійкість карбіду кобальту. Освіта карбіду Fе3С відбувається при набагато меншому переохолодженні, що узгоджується з більшою стійкістю цементиту.