ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Диаграммы фазового равновесия и структура сплавов из "Металловедение и термическая обработка металлов " Правило фаз устанавливает зависимость между числом С степеней свободы системы (или вариантностью), числом К компонентов, образующих систему и числом фаз Ф, находящихся в равновесии С = /С + 2 — Ф, где 2 — число внешних факторов. [c.85] Под числом степеней свободы (вариантностью системы) понимают возможность изменения температуры, давления и концентрации без изменения числа фаз, находящихся в равновесии. [c.85] При изучении физико-химических равновесий за внешние факторы, влияющие на состояние сплава, принимают температуру и давление. Применяя правило фаз к металлам, можно во многих случаях принять изменяющимся только один внешний фактор — температуру, так как давление, за исключением очень высокого, мало влияет на фазовое равновесие в твердом и жидком состояниях. [c.85] В случае уменьшения числа фаз на одну против максимально возможного число степеней свободы С = 1 Такую систему называют моновариантной. Когда С == 2, система битрисшпша. [c.86] Как мы уже отмечали, условием равновесия является минимум свободной энергии (термодинамического потенциала). Самопроизвольно в системе протекают лишь те физические процессы, при которых свободная энергия уменьшается. Если сплав состоит из одной фазы (нанример, жидкого или твердого раствора а), то свободная энергия (F , Fa) при постоянной температуре и давлении зависит от ее (т, е. фазы) природы н состава (рис. 54, а). Для случая, приведенного на рис. 54, а, устойчив твердый раствор а, так как его свободная энергия (F, ) ниже, чем у жидкой фазы (F ,.-)- Если система (сплав) состоит из двух и более фаз, то ири постоянной температуре и давлении ее свободная энергия определяется но правилу смешения (рис. 54, б). [c.86] Точка F.f (рис. 54, 6), характеризующая свободную энергию сплава состава С , лежит на прямой, соединяющей точки, характеризующие свободную энергию а и Р-фаз (F и Fp), и делит эту прямую на отрезки, обратно пропорциональные количествам а- и Р-фаз. [c.86] Если а и р-фазы, образующие данную систему, могут изменять свой состав, то свободная энергия каждой фазы в зависимости от концентрации может изменяться так, как это показано на рис. 54, в. [c.86] Состав фаз, находящихся в равновесии при данной температуре, отвечает точкам и С (рис, 54, в). Двухфазное состояние соответствует концентрациям, лежащим в пределах — Ср, где свободная энергия смеси двух фаз а-состава и р-состава Ср, определяемая точками на прямой аб, меньше свободной энергии отдельных фаз, Составы, имеющие концентрацию меньше С , з условиях равновесия будут состоять только из а-фазы, а сплавы с концентрацией более Ср из Р-фазы. [c.86] При данной температуре в равновесии могут существовать (см. рис, 54, г) одна фаза (а) в сплавах, имеющих концентрацию мсиее С три фазы (а, у н (i) в сплавах с концентрацией в пределах С, — Сц и состава, отвечаю1цего точкам С , и Ср (изменение состава в пределах от С до С . ) не изменяет равновесного состава фаз, а меняет только количественное соотношение между фазами) одна фаза (Р) устойчива в сплавах, имеющих концентрацию более Ср. [c.87] По кривым свободной энергии можно геометрическим путем построить основные типы диаграмм состояния. [c.88] Обычно диаграммы состояния строят экспериментально, а гермо-дннамические равновесия и правила фаз используют для анализа опытных данных. Диаграммы состояния строят в координатах температура — концентрация в процентах по массе или, реже, в атомных процентах. [c.88] Диаграммы состояния, [юстроепные по экспериментальным данным, не отвечают состоянию истинного равновесия, так как по.лучеиы в условиях реальных скоростей охлаждения. Однако они качественно согласуются с диаграммами состояния, построенными исходя из термодинамических условий равновесия фаз, и поэтому к ним можно применять общие условия равновесия фаз, в том числе и правило фаз. [c.88] Диаграммы состояния не дают полного представления о реа.мьпо получающихся структурах сплавов. [c.88] Для описания превращений п сп.лавах в условиях реа.пып.тх скоростей охлаждения и определения характера образуюи ихся структур нужно, кроме равновесной диаграммы состояния, знать механизм и кинетику процессов кристаллизации и препрап енип. [c.88] Вернуться к основной статье