На рис. 23 приведен общий случай диаграммы состояния эвтектического типа, когда компоненты способны растворять друг друга в твёрдом состоянии до некоторого предела. Здесь линия А'еВ' – линия ликвидуса, линия А'abВ' – линия солидуса. Линия аа₀ показывает изменение растворимости компонента В в А с изменением температуры, а линия bb₀ – компонента А в В. Эти линии получили название линий предельной растворимости. Точки а и b характеризуют максимальную растворимость компонентов друг в друге в твёрдом состоянии, а точки а₀ и b₀ – предельную растворимость при комнатной температуре.

Рис. 23. Диаграмма состояния системы, компоненты которой образуют ограниченные твёрдые растворы и эвтектику

Точка e пересечения двух ветвей ликвидуса А'е и B'e называется эвтектической точкой,
а горизонталь, на которой лежит эвтектическая точка, – эвтектической горизонталью. Сплав, состав которого соответствует точке е, называют эвтектическим (т. е. легко расплавляющимся). Он кристаллизуется при самой низкой температуре. Сплавы, лежащие слева от эвтектической точки, находящиеся в пределах концентрации точек a и e, называют доэвтектическими,
а сплавы, лежащие по другую сторону от неё,
в пределах концентрации точек b и e, – заэвтектическими.

Поле диаграммы состоит из нескольких областей. В области ж сплавы находятся в жидком состоянии, в области ? – в состоянии твёрдого раствора компонента В в компоненте А,
в области ? – в состоянии твёрдого раствора компонента А в В. В области ж + a  имеем смесь жидкости с кристаллами ?-твёрдого раствора, в области ж + ? – смесь жидкости
с кристаллами ?-твёрдого раствора, а в области ? + ? – смесь кристаллов двух твёрдых растворов ? и ?. Кроме указанных трёх однофазных и трёх двухфазных областей, на диаграмме имеется трёхфазная область. Это эвтектическая горизонталь аb, где одновременно сосуществуют: жидкость состава точки е и твёрдые растворы ? и ?, составы которых определяются точками а и b соответственно.

Видно, что фрагменты представленной на рисунке диаграммы в области составов, левее точки a₀ и правее точки b₀ аналогичны рассмотренной выше диаграмме с неограниченной растворимостью компонентов в твёрдом и жидком состояниях. Поэтому кристаллизация сплавов в указанных областях составов будет протекать точно так же, как и кристаллизация сплавов с полной взаимной растворимостью компонентов. После затвердевания сплавы, лежащие левее точки а₀, будут состоять только из кристаллов твёрдого раствора ?, а сплавы, лежащие правее точки b₀, – из кристаллов ?.

На примере сплава 1 проследим за кристаллизацией сплавов, ординаты которых проходят левее точки а, но правее точки а₀. Выше кривой ликвидуса сплав представляет однородную жидкость. В точке l₀ на кривой ликвидуса сплав оказывается насыщенным относительно кристаллов ?-твёрдого раствора. При дальнейшем охлаждении из расплава начинают выделяться ?-кристаллы, состав которых определяется точкой s₀ пересечения горизонтали, проходящей через точку l₀, с кривой солидуса. С понижением температуры, вплоть до Т₁, составы жидкой и твёрдой фаз будут непрерывно изменяться в соответствии с линиями ликвидуса (участок l₀l₁) и солидуса (участок s₀s₁). Количественное соотношение фаз при той или иной температуре может быть вычислено по упомянутому выше правилу отрезков. При температуре Т₁ жидкость полностью затвердевает, а состав ?-кристаллов определится точкой s₁. При последующем охлаждении до Т₂ сплав остается однородным твёрдым раствором. В точке а₁ ?-твёрдый раствор становится насыщенным компонентом В. При дальнейшем охлаждении из ?-твёрдого раствора начнут выделяться ?-кристаллы. Их состав в этот момент будет соответствовать точке b₁ на кривой растворимости bb₀. Процесс выделения ?-кристаллов будет продолжаться с понижением температуры, причём составы ? и ? фаз будут изменяться: ?-кристаллов – по кривой а₁а₀, ?-кристаллов – по кривой b₁b₀.

Аналогично рассмотренному будет протекать кристаллизация сплавов, ордината которых проходит правее точки b, но левее точки b₀. При этом с понижением температуры из ?-твёрдого раствора начнут выделяться ?-кристаллы. Составы ? и ? фаз будут изменяться согласно линиям предельной растворимости аа₀ и bb₀.

Рис. 24. К кристаллизации спла-вов, ордината которых проходит через эвтектическую горизонталь

На примере сплава 2 (рис. 24) рассмотрим кристаллизацию доэвтектических сплавов, ордината которых проходит между точками a и e, т. е. пересекает эвтектическую горизонталь. При охлаждении до кривой ликвидуса (точка l₀) в сплаве не происходит фазовых изменений. В интервале от Т₀ до эвтектической температуры Т_е будет протекать двухфазное превращение ж-?-твёрдый раствор. В момент достижения температуры Т_е состав твёрдого раствора определится точкой a, а жидкости – точкой е. В точке е, являющейся точкой пересечения двух ветвей ликвидуса, сплав становится насыщенным как компонентом А, так и компонентом В. Следствием этого является одновременное выделение твёрдых растворов ? и ?. Так начинается трёхфазное эвтектическое превращение ж-? + ?. Составы участвующих в превращении фаз неизменны и, как уже было отмечено, определяются точками: а – для ?-твёрдого раствора, е – для жидкости, b – для ?-твёрдого раствора. Трёхфазное превращение протекает при постоянной температуре и заканчивается в тот момент, когда затвердеет вся жидкость. Теперь сплав будет состоять из двух твёрдых фаз – ? и ?, между которыми устанавливается двухфазное равновесие ?-?.

При дальнейшем понижении температуры составы ? и ?-твёрдых растворов будут непрерывно изменяться вдоль кривых аа₀ и bb₀ соответственно. Из ?-твёрдого раствора начнут выделяться ? кристаллы, а из ?-твёрдого раствора – ?-кристаллы. Как видно, процесс будет аналогичен рассмотренному выше при охлаждении сплава 1 ниже точки а₁ (см. рис. 23).

Кристаллизация заэвтектических сплавов, ордината которых проходит между точками е и b, протекает аналогично кристаллизации доэвтектических сплавов, рассмотренных на примере сплава 2. Только ниже линии ликвидуса вместо ?-кристаллов выделяются
?-кристаллы, из которых при дальнейшем охлаждении согласно кривой bb₀ будут выделяться ?-кристаллы.

В отличие от кристаллов, выпадающих непосредственно из жидкого расплава до достижения эвтектической температуры и получивших название первичных, кристаллы, выделившиеся из твёрдого раствора, называют вторичными. В рассматриваемом случае их обозначают символами ?_II и ?_II.

Из изложенного ясно, что в эвтектическом сплаве, т. е. сплаве 3 (рис. 24), ордината которого проходит через эвтектическую точку е, затвердевание жидкости начинается непосредственно одновременным выделением из нее ? и ?-твёрдых растворов. Таким образом, сразу начинается трёхфазное превращение ж-? + ?, за которым следует двухфазное равновесие ?-?. Смесь одновременно закристаллизованных двух твёрдых растворов ? и ? называют эвтектической смесью или эвтектикой.

Согласно определению эвтектика – жидкая система, находящаяся в равновесии с твёрдыми фазами, число которых равно числу компонентов системы [17]. При кристаллизации такой системы образуется механическая смесь твёрдых фаз того же состава (твёрдая эвтектика).

Для уяснения особенностей распада фаз ? и ?, обусловленного понижением температуры и сопровождающегося выделением фаз ?_II и ?_II, подчеркнём следующее. При охлаждении доэвтектических сплавов в результате неизбежного распада имеющейся в них
?-фазы (заметим: присутствующей в эвтектике и в виде вторичной фазы ?_II) также образуется и вторичная ?-фаза (?_II). Эта фаза сливается с окружающими её зёрнами первичной фазы ? и в виде самостоятельной структурной составляющей в сплавах не наблюдается. Поэтому на диаграмме состояния отмеченная особенность выделения ?_II не указывается. То же самое можно сказать и о фазе ?_II при кристаллизации заэвтектических сплавов.

Вторичные кристаллы ?_II и ?_II, выделяющиеся из эвтектических составляющих, объединяются с соответствующими фазами эвтектики и поэтому структурно не обнаруживаются.

Структуры некоторых сплавов приведены на рис. 25.

Рис. 25. Схема структур сплавов 1, 2 и 3 (см. рис. 23, 24) при комнатной температуре

Рассматривая представленную на рис. 23 диаграмму состояния с точки зрения правила фаз, отметим следующие характерные особенности. Очевидно, что трёхфазному превращению ж-? + ?, т. е. одновременному выделению твёрдых фаз ? и ? из раствора ж, насыщенного обоими компонентами, должны предшествовать двухфазные равновесия ж-? и ж-?.

Первое из равновесий описывается кривыми А'e и А'а и отвечает выделению из жидкости кристаллов ?-твёрдого раствора. Второе описывается кривыми B'e и B'b и отвечает выделению кристаллов ?-твёрдого раствора. Вариантность превращений ж-? и ж-? определяется из правила фаз согласно уравнению Габба C = 3 ? 2 = 1. Одна степень свободы указывает на то, что процесс кристаллизации как ?-твёрдого раствора, так и ?-твёрдого раствора будет протекать в интервале температур. До тех пор пока жидкость насыщена кристаллами только одного вида – ? или ?, протекает соответственно один из двухфазных процессов.

Как только для составов, расположенных между точками a и b, температура понизится до эвтектической, достигается некоторое новое предельное состояние жидкости: она становится насыщенной одновременно обоими видами кристаллов. Таким образом, в равновесии оказываются три фазы постоянного состава: ?- и ?-кристаллы, составы которых соответствуют точкам a и b, и жидкость эвтектического состава. Вариантность двухкомпонентной системы, находящейся в трёх фазах, равна нулю: C = 3 ? 3 = 0. Поэтому эвтектическое превращение протекает при постоянной температуре.