Диаграмма состояния. Правило фаз

Процесс кристаллизации сплавов и связанные с ним многие закономерности строения сплавов описывают с помощью диаграмм состояния или диаграмм фазового равновесия.

Диаграмма состояния – это графическое изображение состояния любого сплава изучаемой системы в зависимости от его состава и температуры.

На практике ДС необходима при разработке технологии получения сплавов и термической обработки деталей из заданных сплавов.

Впервые теоретические основы для разработки ДС дал Дмитрий Константинович Чернов. Большой теоретический и практический вклад в изучение ДС внёс Николай Семёнович Курнаков со своими учениками.

В любой системе количество фаз, находящихся в равновесии, зависит от внутренних и внешних факторов. Закономерности всех изменений, происходящих в системе, подчинены общему закону равновесия, который называется правилом фаз или законом Гиббса.

Правило фаз выражает зависимость между числом степеней свободы С ( или вариантностью), числом компонентов К и числом фаз Ф системы, находящихся в равновесии.

С = К – Ф + 2

Число 2 обозначает количество внешних факторов (температура и давление).

Для конденсированных (без учёта давления и паровой фазы) систем, какими являются почти все металлические системы, правило фаз записывается:

С = К – Ф + 1

Под числом степеней свободы системы понимают число внешних и внутренних факторов (температура, состав), которые можно изменять без изменения числа фаз в системе.

Если С = 2, то би- или дивариантная система; если С = 1 – моновариантная; если С = 0 (нонвариантная система), то данное число фаз будет находиться в равновесии только при строго определённой температуре и для строго определённого состава, и это число фаз будет максимальным для системы с данным числом компонентов. Его можно определить по формуле Ф = К + 1.

Правило фаз позволяет контролировать правильность построения ДС.

Лекция 4

ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ (ДВОЙНЫХ) СИСТЕМ