Диаграмма состояния указанного типа приведена на рис. 22, на котором стрелками показано изменение составов твёрдой и жидкой фаз с понижением температуры.

На оси ординат отложена температура, а на оси абсцисс – концентрация компонентов А и В. Концентрация компонента В отсчитывается слева направо, а концентрация компонента А – справа налево. Сумма концентраций компонентов А и В в любой точке диаграммы равна 100 %. Верхняя линия, соответствующая началу кристаллизации сплавов, называется линией ликвидуса (от лат. liqvidus – жидкий). Выше этой линии сплавы находятся в жидком состоянии (область ж). Нижняя линия, соответствующая концу кристаллизации, называется линией солидуса (от лат. solidus – твёрдый). Ниже этой линии все сплавы находятся в твёрдом состоянии (?-твёрдый раствор – область ?).

Рис. 22. Диаграмма состояния сплавов для случая неограниченной растворимости компонентов в твёрдом состоянии: а) кривые охлаждения чистого металла A и сплава 1; б) структура сплава состава C в зависимости от температуры (схема)

Между линиями ликвидуса и солидуса лежит область совместного существования двух фаз (ж + ?).

На линии ликвидуса жидкость насыщена относительно твёрдой фазы, кристаллы которой начинают выделяться из неё при малейшем понижении температуры. Сказанное относится и к линии солидуса. Ниже этой линии твёрдые растворы устойчивы достаточно долгое время. При малейшем повышении температуры появляется жидкость.

В рассматриваемой системе возможно только одно равновесие между ее фазами – двухфазное равновесие между жидким и твёрдым растворами (ж - ?).

Проследим за кристаллизацией сплава, ордината которого на рис. 22 обозначена цифрой 1. Пока не достигнута точка l₁, т. е. выше линии ликвидуса, жидкость остается однородной, а состав ее одинаков с составом рассматриваемого сплава (C). В точке l₁, отвечающей температуре Т₁, жидкость оказывается насыщенной относительно ?-твёрдого раствора. При малейшем понижении температуры из нее начнут выделяться кристаллы твёрдого раствора. Их состав определится точкой s₁ – пересечением изотермической прямой, проведённой через точку l₁, с кривой солидуса.

При дальнейшем охлаждении составы твёрдой фазы и жидкости будут непрерывно изменяться, перемещаясь по линии солидуса и ликвидуса. При этом по мере выделения кристаллов, точка состава жидкой фазы будет удаляться от точки состава исходного сплава, а точка состава твёрдого раствора всё более приближаться к ней.

На первый взгляд может показаться, что состав выпадающих кристаллов не должен отличаться от состава жидкости. Однако это не так. При температуре начала кристаллизации в равновесии с жидкостью будут находиться такие кристаллы, которые, взятые сами по себе, начали бы плавиться при переходе через эту температуру. Выделение кристаллов, обогащённых в рассматриваемом случае компонентом В, приводит к тому, что остающаяся жидкость беднеет этим компонентом, т. е. её состав сдвигается влево от состава исходного сплава. Так, при температуре Т₂ состав жидкости отвечает точке . В равновесии с этой жидкостью будут уже не кристаллы состава , а кристаллы , более богатые компонентом А. Таким образом, состав прежде выпавших кристаллов  посредством диффузии переместится влево, как это показывает кривая солидуса. Средний состав сплава при этом, конечно, не меняется.

Отрезки l₁s₁, l₂s₂, ..., соединяющие составы находящихся в равновесии фаз, называют конодами. В точках плавления компонентов А и В коноды вырождаются в точку.

По мере охлаждения масса жидкости непрерывно уменьшается, а количество кристаллов растет. Соотношение жидкой и твёрдой фаз при любой температуре можно вычислить по правилу отрезков (рычага).

Согласно этому правилу, например, массовое или объёмное количество твёрдой фазы определяется как отношение длины отрезка, примыкающего к составу жидкой фазы, к длине всей коноды. Аналогично количество жидкой фазы определится как отношение длины отрезка, примыкающего к составу твёрдой фазы, к длине коноды. При температуре Т₂, следовательно, количество a-твёрдых кристаллов в процентах составит nl₂ / l₂ s₂•100, а количество жидкой фазы – ns₂ / l₂s₂•100.

При температуре Т₃ последние остатки жидкости, отвечающей составу , исчезнут, а состав твёрдой фазы определится точкой С, т. е. будет отвечать составу исходного сплава.

При нагреве сплава пpoцeссы в нем будут происходить в обратной последовательности. Важно, чтобы скорость охлаждения сплава или скорость его нагрева были такими, чтобы обеспечить завершение протекающих в нём изменений.

Анализируя равновесие между жидким и твёрдым растворами (ж-?) в системе, представленной на рис. 22, можно отметить следующие особенности. Так как выше линии ликвидуса система представлена только одной фазой – жидкой, вариантность системы будет равна двум (C = 3 ? 1 = 2). Это означает, что обе переменные – и температура, и концентрация, которыми определяется подобное состояние системы, независимы. На диаграмме состояния в соответствии с этим жидкости отвечает двумерная область существования (по числу независимых переменных). Другими словами, согласно правилу фаз, когда система имеет две степени свободы, можно изменять и температуру, и концентрацию. При этом система не выходит из области существования жидкой фазы.

Совершенно аналогичные рассуждения правомерны для однофазной области твёрдого раствора.

При кристаллизации или плавлении твёрдого раствора система состоит из двух фаз и имеет одну степень свободы (C = 3 ? 2 = 1). В этом случае мы можем, не уничтожая состояния равновесия двух фаз, а только смещая его, изменять температуру. Понятно, что каждой температуре будет отвечать уже вполне определённое состояние системы. В данном случае только температура является независимой переменной, а две другие – составы твёрдой и жидкой фаз – её функциями.

Кристаллизация (плавление) твёрдого раствора происходит в интервале температур, о величине которого в сплавах разных концентраций правило фаз ничего «сказать не может». Только на ординатах, соответствующих чистым компонентам, в точках пересечения ликвидуса и солидуса, этот интервал вырождается в точку. Система становится однокомпонентной, и степень свободы её при переходе из жидкого состояния в твёрдое (или наоборот) становится равной нулю. Это означает, что превращение в сплаве начинается и заканчивается при постоянной и строго определённой температуре.

Сказанное иллюстрируется кривыми охлаждения, приведёнными на рис. 22. Видно, что чистый металл A (как и B) затвердевает при постоянной температуре. Все сплавы промежуточного состава дают качественно одинаковые кривые охлаждения. На них, как это показано на кривой охлаждения сплава 1, будут видны два перелома: верхний перелом соответствует началу кристаллизации, а нижний – концу кристаллизации.

По кривым охлаждения для серии сплавов от состава A до состава B можно построить диаграмму состояния. Для этого отложим на ординатах каждого сплава температуры начала и конца кристаллизации. Соединив одной кривой температуры начала кристаллизации, а другой – температуры конца её, получим линии ликвидуса и солидуса.

Метод построения диаграмм состояния по кривым охлаждения называется термическим анализом.