Правило отрезков

Правило отрезков позволяет в любой точке двухфазовой области диаграммы состояния определять относительное количество и химический состав обеих фаз. Для этого необходимо через выбранную точку провести горизонтальную линию, соответствующую выбранной температуре. Так через точку b на рассматриваемой диаграмме состояния проходит линия, соответствующая температуре Т₁. Эта линия пересекает линии, ограничивающие двухфазную область диаграммы состояния, в точках а и с. В данном случае отношение отрезка bс к ас будет равно доле жидкой фазы, а отношение отрезка аb к ас - доле твёрдой фазы. Как видно из диаграммы, с уменьшением температуры от точки 1 до точки 2, отрезок bс сокращается. Это соответствует уменьшению относительного количества жидкой фазы. Отрезок аb, напротив, увеличивается, что соответствует увеличению доли твёрдой фазы.

Химический состав жидкой фазы определяется проекцией точки а на ось (шкалу) концентраций, а состав твёрдой фазы - проекцией точки с на эту же ось. Как видно из диаграммы в начальный момент кристаллизации, т.е. в точке 1, состав жидкой фазы близок к К₁, а состав твёрдой фазы определяется проекцией точки s. В конечный момент кристаллизации, т.е. в точке 2, состав жидкой фазы определяется проекцией точки f, а состав твёрдой фазы стремится к К₁. Таким образом, в процессе кристаллизации состав жидкой фазы изменяется по линии ликвидус (участок 1-f), а твёрдой фазы - по линии солидус (участок s-2). Общее же содержание компонентов в сплаве при любой температуре остается неизменным и равным К₁, просто в процессе кристаллизации происходит перераспределение компонентов между жидкой и твёрдой фазами.

В начальный момент затвердевания выпадают кристаллы богатые более тугоплавким компонентом В. По мере уменьшения температуры, доля этих кристаллов нарастает, а концентрация тугоплавкого компонента в них уменьшается. Жидкость, при этом, обогащается более легкоплавким компонентом А. Изменение химического состава твёрдой фазы, в процессе кристаллизации, происходит за счёт того, что более легкоплавкий компонент А из жидкой фазы поступает в твёрдую фазу и растворяется в ней. Если кристаллизация идёт достаточно быстро, то процесс диффузионного перераспределения компонентов не успевает завершиться и тогда наблюдается неоднородность зёрен по химическому составу. Центр зёрен оказывается обогащенным более тугоплавким компонентом В, а границы зёрен - более легкоплавким компонентом А. Неоднородность зёрен по химическому составу называют микроликвацией.

Если процесс кристаллизации идёт достаточно медленно, то есть если этот процесс является равновесным, то зёрна успевают выровняться по химическому составу. В таком случае формируется однородный сплав, каждая точка которого имеет одинаковый химический состав, равный К₁.