Правило отрезков

При охлаждении химический состав сплава остается неизменным, но состав его фаз изменяется. По фазовой диаграмме можно определить количество фаз и их концентрацию. Для этого пользуются правилом отрезков (правилом рычага). Покажем это на примере диаграммы I рода, построение которой нами было выполнено ранее на лабораторной работе №1 (рис. 3.2).

Отметим, что правило отрезков в двойных диаграммах применимо только в двухфазных областях.

Рис. 3.2 – К применению правила отрезков

Рассмотрим сплав К в произвольно выбранной точке а. Выше температуры Т₁ (точка l на диаграмме) сплав находится в однофазном (жидком) состоянии. При температуре Т₁ из жидкости выделяются первые кристаллы В, количество которых увеличивается по мере охлаждения.

При температуре Т₂, которая соответствует точке а на диаграмме, сплав состоит из кристаллов В и жидкости. Если через точку а провести горизонталь до пересечения с линией ликвидуса BC (точка b), то проекция точки b на ось концентраций (точка b¢) покажет состав жидкости при Т₂, т.е. жидкость содержит b¢ % компонента В и (1 – b¢) компонента А. Проекция точки пересечения горизонтали bс с вертикальной осью (точка с) на ось концентраций покажет состав твердой фазы (В). Кристаллы, выделяющиеся из жидкости, имеют постоянный состав – 100 % В.

Определение. Проекции точек пересечения горизонтальной прямой, проведенной через любую точку, характеризующую состояние сплава, и линиями, ограничивающими двухфазную область с этой точкой, на ось концентраций показывают состав этих фаз.

Количественное соотношение фаз определяют с помощью правила отрезков. Доля твердой фазы в точке а сплава К – это отношение массы кристаллов В (соответствуют длине отрезка ba) к массе всего кристаллизующегося сплава (отрезок bc), т.е. равно отношению ba/bc. Доля жидкой фазы Ж также представляет собой отношение массы жидкости (отрезок ас) к массе сплава, т.е. ас / bc.

Определение. Отрезки горизонтальной прямой между точкой, характеризующей состав сплава, и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.