Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Правило фаз

30.01.2019

Фазой называется однородная часть системы, отделенная от остальных частей поверхностью раздела. Например, жидкий расплав, твердый раствор — это фазы. Смесь двух компонентов — две фазы (жидкий раствор плюс твердый раствор).

Системой называется совокупность фаз при различных концентрациях, давлениях и температурах. Закономерности всех изменений системы подчиняются правилу фаз.

Компонентами называются вещества, которые образуют сплав. Сплавы бывают двухкомпонентными, трехкомпонентными и т. д.

Правило фаз для металлических сплавов выражается двумя уравнениями

т. е. число фаз (Ф) при равновесии системы может быть меньше или равно числу компонентов (К) плюс единица.

Число степеней свободы (С) —возможность изменения факторов равновесия (температуры, концентрации и давления) без изменения числа фаз в системе — равно числу компонентов плюс единица минус число фаз.

Линии на диаграммах состояния сплавов (например, рис. 32), отражающие равновесное состояние, соответствуют правилу фаз. Например, при двухкомпонентном сплаве одновременное существование трех фаз (жидкий раствор, компонентов А и В) делает систему безвариантной, так как C = 2+1—3 = 0.

Такое состояние возможно только при одной температуре (различной для различных систем) и характеризуется горизонтальной линией на диаграммах состояния, где на оси ординат откладывается температура, а на оси абсцисс откладывается концентрация.

Любое изменение температуры приводит к уменьшению числа фаз. Одновременное существование всех трех фаз требует не только постоянной температуры, но строго определенной концентрации жидкой фазы.

Наклонные линии на диаграммах состояния означают то, что превращения протекают в интервале температур, т. е. о наличии одной степени свободы (одновариантность системы), что возможно при одновременном существовании двух фаз.

Рассмотрим подробнее способы построения диаграмм состояния для различных сплавов.

При кристаллизации чистых металлов выделение скрытого тепла выражается на кривой охлаждения в виде площадки. При кристаллизации же сплавов затвердевание происходит в интервале температур. Поскольку и в этом случае происходит выделение скрытого тепла, кривые охлаждения замедляют свой ход.
Правило фаз

На рис. 33 показаны некоторые кривые, характеризующие ход остывания различных сплавов. Согласно кривой а, сплавы затвердевают между температурами t1 и t2. Согласно кривой б, сплав также затвердевает между температурами t1 и t2, но при температуре t2 значительная часть сплава еще не затвердела и окончание затвердевания при этой температуре требует известного времени. Согласно кривой в, сплав затвердевает длительно при одной температуре, подобно чистому металлу.

Если построить систему координат температура — концентрация, спроектировать на эту систему в виде точек места перегибов из экспериментально полученных кривых охлаждения и соединить между собой точки начала затвердевания и точки конца затвердевания, то получаются различные диаграммы, получившие название диаграммы равновесия или состояния сплавов.

Диаграммами равновесия они называются потому, что кривые, по которым они строятся, получаются при медленном охлаждении, обеспечивающем равновесие системы.

Все известные диаграммы состояния могут быть разделены на несколько типов.

Реальные диаграммы, относящиеся к какому-нибудь одному типу, отличаются друг от друга только местоположением критических точек и кривых. Рассмотрим несколько типов диаграмм.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: