Правило фаз

Запишем несколько определений:

Компоненты – вещества, образующие металлическую систему (К).

Фаза - однородная часть неоднородной системы, отделенная от других частей границей раздела, при переходе через которую химический состав или структура меняется скачком (Ф).

Число степеней свободы системы – число внешних и внутренних факторов (температура, давление, концентрация), которые можно изменять, не изменяя числа фаз в системе (С).

Запишем формулу,

С = К – Ф + 2

С – число степеней свободы

К – число компонентов

F – число фаз

Так как большинство превращений в металле происходят при постоянном давлении, то число переменных уменьшается на единицу и формула упрощается:

С = К – F + 1

Рассмотрим график охлаждения чистого металла и рассмотрим три примера:

Пример 1. Чистый металл в жидком состоянии:

компоненты: К=1, фазы: F=1

получается: С = 1 – 1 + 1 = 1 (ОДНА) степень свободы, т.е. температуру можно менять в довольно широких пределах, а будет все та же одна жидкая фаза.

Пример 2. Идет процесс кристаллизации, т.е. площадка на кривой.

Компоненты: К=1, фазы: F=2 (жидкость и кристаллы одновременно)

получается: С = 1 – 2 + 1 = 0 (НУЛЬ) степень свободы, т.е. две фазы в равновесии и ГЛАВНОЕ при строго определенной температуре).

Послушаем. То есть температуру нельзя менять, если мы хотим, чтобы число фаз осталось неизменным, а если поменять (нагреть или охладить) равновесие разрушится (либо расплавится и станет только жидкость, либо охладить – закристаллизуется и станет только твердое.

Пример 3. Чистый металл в твердом состоянии.

компоненты: К=1, фазы: F=1 твердая

получается: С = 1 – 1 + 1 = 1 степень свободы, т.е. температуру можно менять в довольно широких пределах, а будет все та же твердая фаза.