Правило отрезков или правило рычага

В процессе кристаллизации изменяются концентрация компонента в фазах и количество фаз. Для их определения служит правило фаз.

Рассмотрим процесс кристаллизации произвольного сплава (рис.6.4) состава 50 % А и 50 % В при очень медленном охлаждении (когда успевают проходить диффузионные процессы).

Рис. 6.4. Кривая охлаждения сплава (а) и диаграмма состояния сплава с неограниченной растворимостью в твердом состоянии (б)

При температуре t_A начинается кристаллизация.

В процессе кристаллизации в интервале температур t_А и t_с в жидкой фазе выделяются кристаллы a(альфа) твердого раствора различного состава.

За счет диффузионных процессов (при медленном охлаждении) состав жидкой фазы изменяется по кривой линии t_А ® N ® P ® Г (линия ликвидус) (рис.6.4). Состав кристаллов изменяется по линии солидус М®Л®К® t_c (a_M – t_с) (рис.6.4).

В момент окончания кристаллизации (точка t_С) состав кристаллов такой, как и состав исходной фазы (рис.6.4).

В реальных условиях быстрого охлаждения состав кристаллов будет неоднороден (рис.6.4), так как скорость кристаллизации больше скорости диффузии. Неоднородность химического состава внутри зерна называется дендритной ликвацией.

Чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, характеризующую состояние сплава (рис. 6. 4), проводят горизонтальную линию (коноду) до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения коноды с линиями диаграммы на ось концентраций показывают составы фаз.

Например, при температуре t_A химический состав первичных кристаллов a определяется проекцией точки М на ось концентраций; при температуре t₁ состав жидкой фазы определится проекцией точки N на ось концентраций, а состав твердой фазы – проекцией точки Л.

Для того, чтобы определить количественное соотношение фаз, через заданную точку проводят горизонтальную линию (коноду). Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

Например, при t₁ (рис.6.4) количество жидкой фазы определяется отношением отрезков: t_1Л / NЛ * 100 %; количество твердой фазы - отношением Nt₁ / NЛ * 100 %.

Правило концентраций (определение состава фаз):

Для определения концентрации компонентов в двух фазах через данную точку, характеризующую состояние сплава, проводят горизонтальную линию (коноду) до пересечения с линиями, ограничивающими эту область. Проекции точек пересечения а и b на горизонтальную ось диаграммы покажут составы фаз X_а и X_b.

13) Диаграмма состояния системы компонентов неограниченно растворимых в жидком состоянии и ограниченно растворимых в твёрдом состоянии. Диаграмма состояния элементов, образующих промежуточную фазу. Правило отрезков, правило концентраций.