Построение диаграмм состояния двойных систем. Правило фаз.
Состояние двойной системы определяется тремя независимыми параметрами - Т, р и содержанием х одного из компонентов, поэтому диаграмма состояния такой системы трехмерна. Обычно принимают постоянными Т или р и рассматривают соответствующие плоские сечения диаграммы состояния, называемые соответственно изотермическими (р — х) или изобарными (Т — х) диаграммами состояния. В конденсированных системах роль давления сравнительно невелика и в качестве параметров состояния обычно выбирают Т и состав (концентрацию одного из компонентов).
Правило фаз - согласно которому число компонентов К, число фаз Ф и вариантность системы v (т.е. число независимых параметров состояния, которые можно в определенных пределах изменять без изменения числа и природы фаз) связаны соотношением: v = К — Ф + 2. Цифра 2 означает, что учитываются только два интенсивных параметра состояния - температура и давление. Если учитываются и другие параметры, например, напряженности электромагнитного или гравитационного полей, вариантность системы соответственно увеличивается.
Диаграмма состояния сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов.
Компоненты: вещества А и В (k= 2).
Фазы: жидкость L, кристаллы А и кристаллы В (максимальное значение f= 3).
Линия АСВ является линией ликвидус (начало кристаллизации), линияDCE— линией солидус (конец кристаллизации). На линии АС начинают (при охлаждении) выделяться кристаллы A, а на линии СВ — кристаллы В. На линии DCEиз жидкости концентрации С одновременно выделяются кристаллы А и В.
Правило отрезков
Посредством правила отрезков можно определить состав фаз в любой двухфазной области и количественное их соотношение. Правило отрезков состоит из двух частей. Первая часть: для того чтобы определить состав фаз через заданную точку в двухфазной области (точка соответствует конкретной температуре) проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими эту область. Проекция точек пересечения на ось концентрации даст нам состав фаз. Вторая часть: для того чтобы определить количество фаз через заданную точку проводят горизонтальную линию до пересечения с линией, ограничивающей эту область. Отрезки между заданной точкой и точками с соответствующим составом фаз обратно пропорциональны их количеству.
Диаграмма состояния для сплавов с неограниченной растворимостью в твердом растворе.
Два компонента: компонент А и компонент В.
АаВ - линия ликвидус.
АвВ – линия солидус
Выше линии ликвидус сплав находится в жидком состоянии, ниже линии солидус – в твердом.
Диаграмма состояния для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом растворе.
В этих сплавах в твердом состоянии компоненты растворяются друг в друге с образованием твердых растворов α (В в А) и β (А в В), между которыми образуется эвтектика эвт(α+β).
Однофазные области на диаграмме:
1) жидкость L – выше линии ликвидус DCE;
2) тв. раствор α – область 0DFK0;
3) тв. раствор β – область NGE-100-N.
Структурные составляющие сплавов:
1) кристаллы α – область 0DFK0;
2) кристаллы β – область NGE-100-N;
3) кристаллы эвтектики эвт(α+β) – линия СС/.