Правило відрізків (важеля)

Це правило дозволяє визначити співвідношення твердої і рідкої фаз, а також концентрацію рідкої фази в будь-який момент кристалізації сплаву.

Щоб визначити кількість твердої і рідкої фази сплаву К в точці а, треба через точку а провести горизонтальну лінію до перетину з лініями діаграми, що обмежують дану область (отримаємо відрізок bc) (див. рис.3.6). Кількість твердої фази Кількість рідкої фази
	Рисунок 3.6. Правило відрізків (важеля).

Тобто, Q_тв – відношення довжини відрізка, що прилягає до рідкої частини сплаву, до довжини всього відрізка;

Q_р – відношення довжини відрізка, що прилягає до твердої частини сплаву, до довжини всього відрізка.

Концентрація рідкої фази в будь-якій точці сплаву визначається проекцією даної точки на лінію ліквідус. Так, рідка фаза сплаву К в точці а буде містити b₁ % компоненту В (точка b – проекція точки а на лінію ліквідус, точка b₁ – проекція точки b на вісь концентрацій). При охолодженні сплаву К концентрація компоненту В зменшується по лінії В₁С, а при температурі евтектичного перетворення досягає концентрації В в точці С (евтектична концентрація).

Діаграма стану для випадку утворення компонентами необмеженого твердого розчину (іі роду)

AmB – лінія ліквідус; AnB – лінія солідус (рис.3.7). Точка А – початок і кінець кристалізації компоненту А; точка В – початок і кінець кристалізації компоненту В.

Рисунок 3.7. Діаграма стану ІІ роду, крива охолодження і схеми структур.

Лінії ліквідус і солідус показують, що початок і кінець кристалізації відбуваються при різних температурах для різних сплавів системи.

Розглянемо процес кристалізації сплаву К.

Вище точки 1 сплав знаходиться в рідкому стані.

В точці 1 починається кристалізація сплаву – з рідкого розчину виділяються кристали твердого розчину α компоненту В в компоненті А.

В інтервалі 1-2 сплав знаходиться у двохфазному стані: рідина + кристали α-твердого розчину. С=К+1–Ф=2+1–2=1, - тобто концентрація компонентів у фазах змінюється з температурою.

Точка 2 – кінець кристалізації.

Нижче точки 2 сплав повністю закристалізувався і складається з кристалів α-твердого розчину, тобто є однофазним.

Кількість твердої фази в точці а - ; рідкої фази - ; склад рідини відповідає концентрації в точці b, склад α-твердого розчину – концентрації в точці с.

Діаграма стану для випадку утворення компонентами обмеженого твердого розчину (ііі роду)

КСD – лінія ліквідус; КEСF – лінія солідус (рис.3.8).

Лінія ES – лінія зміни розчинності компонента В в компоненті А; із збільшенням температури розчинність В в А зростає від мінімальної в точці S до максимальної в точці E (при евтектичній температурі).

ECF – лінія евтектичного перетворення

Р → Евт.( α + В)

Евтектика складається з α-твердого розчину і компоненту В.

Рисунок 3.8. Діаграма стану ІІІ роду і криві охолодження.

При охолодженні нижче лінії евтектики з α-твердого розчину випадають кристали компонента В – В_ІІ (вторинні кристали) через зменшення розчинності.

Розглянемо перетворення в сплаві І при охолодженні:

вище точки 1 – в рідкому стані;

1-2 – з рідини виділяються кристали α-твердого розчину;

2-3 - α-твердий розчин, що повністю за кристалізувався;

нижче точки 3 – виділення з α-твердого розчину вторинних кристалів компоненту В по границях зерен.

Кристалізація сплавів, що знаходяться правіше точки Е, відбувається аналогічно випадку утворення механічної суміші (розглянуто раніше).

	а) одностороння, зменшується з підвищенням температури; б) одностороння, стала; в) двостороння, стала; г) двостороння, збільшується з підвищенням температури; д) двостороння, зменшується з підвищенням температури.
Рисунок 3.9. Різні варіанти обмеженої розчинності: