Второе правило отрезков (правило рычага)

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.

Для температуры t₃:

точка 3 определяет состояние сплава, точка б - состав Ж фазы; точка а - состав - твердой фазы, отрезок ба - определяет всё количество сплава (конода, её длину принимают за 100% объёма сплава); отрезок 3а характеризует количество жидкой фазы; отрезок б3 определяет количество кристаллов (- твердой фазы).

_а = 3б/ба*100%=30/100*100%=30%,

Ж_б=3а/ба*100%=70/100*100%=70%,

Ж_б=100-_а=100% -30%=70%.

При t4: _г =4д/дг*100% = 60/100*100% = 60%,

Ж_д=4г/дг*100% = 40/100*100% = 40%,

Ж_г=100/дг*100% = 100% -60% = 40%.

Отрезки, примыкающие к жидкой фазе, характеризуют количество твердой фазы. Отрезок коноды, примыкающий к твердой фазе, характеризует количество жидкой фазы.

Окончание затвердевания сплава соответствует температуре t₅. Выделяющиеся кристаллы твердого раствора имеют переменный состав, зависящий от температуры (t₂: _s; t₃: _а; t₄: _г; t₅: ₅).

Однако при медленном охлаждении процессы диффузии в жидкой и твердой фазе (объемная диффузия), а также процессы взаимной диффузии между ними (межфазная диффузия) успевают за процессом кристаллизации, поэтому состав кристаллов выравнивается.

В этих условиях сплав после затвердевания будет состоять из однородных кристаллических зерен твердого раствора (рисунок 3), а их состав будет соответствовать исходному составу сплава (точка 6 (рис.2)).

Рисунок 3. Микроструктура сплава

В сплавах может наблюдаться дендритная ликвация: в кристаллах оси первого порядка будут обогащены тугоплавким компонентом (В), периферийные слои кристалла и межосные пространства, кристаллизующиеся в последнюю очередь, обогащены компонентом легкоплавким (А), понижающим температуру плавления сплава. Быстрое охлаждение способствует дендритной ликвации.

Правило отрезков позволяет на основе диаграмм состояния определять для любого сплава при любой температуре относительное количество присутствующих в нем фаз или структурных элементов и определять количественный состав каждого из них, т. е. производить не только качественный, но и количественный анализ сплавов. Для этого, согласно правилу отрезков, через определенную точку, отвечающую данному сплаву, проводят на уровне заданной температуры горизонталь до пересечения ее с линией ликвидуса. Точка пересечения горизонтали с линией ликвидуса укажет состав жидкой фазы, которая в данном случае состоит из 35% Sb и 65% Pb. Твердая фаза состоит из чистой сурьмы. Длины отрезков (плечи рычага), соответствующие фазам, следует брать в направлении, обратном расположению фаз на диаграмме.

Диаграмма состояния для случая полной взаимной растворимости компонентов в твердом состоянии. Этот тип диаграммы относится к системам, компоненты которых обладают полной взаимной растворимостью как в жидком, так и в твердом состоянии. Практическим примером таких диаграмм является диаграмма состояния сплавов меди с никелем. Эта диаграмма также построена на основании анализа кривых охлаждения, полученных опытным путем. Кривые охлаждения чистых металлов имеют только по одной температурной остановке: для никеля — при 1452°, для меди — при 1083°.