相圖與相平衡

固相線(solidus)

/ SOL-ih-dus /

固相線是液相線的搭檔,也是它的鏡像。如果說液相線是冷卻時第一粒晶體出現的溫度,那固相線就是最後一滴液相消失的溫度——或反過來說,加熱時第一點液相誕生的溫度。固相線以下一切皆固;其上,至少有一絲液相存在。它是熔化區間的地板,是固態最終告終的那條線。

固相線與液相線之間,是固液共存的兩相糊狀區,這兩條線正是連接線橫跨其間的邊界。在固相線上你讀出與熔體達平衡的固相組成;在液相線上你讀出那熔體的組成。在簡單共晶系統中,固相線常沿共晶溫度水平延伸——一條水平線——因為在那溫度以下,任何組成都無法存活出液相。在固溶系統中,固相線是一條傾斜曲線,給出成長中晶體不斷變化的組成。

對陶瓷工作者而言,固相線是誠實的警戒線:加熱時第一滴液相出現的溫度,就是坯體可能開始靠液相助力燒結、變形、或失去承載強度的溫度。這就是為什麼耐火材料的安全服役上限,不是由它整體熔點決定,而是由它的固相線決定——任何晶界液相一形成,潛變便加速,該件開始下垂。製造低熔共晶的雜質會把固相線往下拉,悄悄偷走服役溫度。

一塊氧化鎂耐火磚含有一點氧化矽雜質。加熱時,它的固相線——第一滴晶界液相形成的溫度——可以比純 MgO 的 2800 度 C 熔點低上數百度。那條固相線、而非熔點,才是真正的上限:其上,磚在負載下開始潛變。

固相線是加熱時「開始熔化」的線;其下全為固態,耐火材料的服役上限就在此。

決定耐火材料安全上限溫度的是固相線,而非純組元的熔點——一點點把固相線拉低的雜質,即使整體熔點看似高得令人安心,也能奪走數百度的服役餘裕。

又稱
solidus line固相線