4.5 Двухкомпонентные системы

Состав систем: два компонента, которые могут быть как простейшими элементами, так и химическими соединениями. Химическое соединение является однокомпонентной системой. Соотношение между ними способно значительно изменять свойства систем. Это значит, что для однозначного определения состояния системы, нам надо знать параметры: Т, Р, С₁, С₂. Тогда уравнение состояния примет вид:

φ (Т, P, С₁, С₂) = 0 (4.16)

Следовательно, диаграмма состояния может быть построена в координатах Т, Р, С; четвертый параметр определяемся из уравнения состояния. При изучении Т плавления, Т фазовых переходов, большинство металлических систем в производственных условиях существуют при постоянном давлении. Следовательно, можно построить диаграмму состояния в координатах Т, С. Ось абсцисс (х) в этом случае, представляющую ось концентрации, изображают в виде отрезка, длину которого принимают за 100%. Концы этого отрезка будут соответствовать чистым компонентам, т.е. с одной стороны 100% компонента А, с другой стороны 100% компонента В. Любая точка, помещенная на отрезке делит его на части, характеризующие химических состав сплава. Для удобства: для точки С₁ показано, что в сплаве содержится 60% - ВС₁ и 40% АС₁. Обычно на ось концентраций наносят только состав одного из компонентов.

Рис. 4.5. Построение диаграммы состояния в координатах Т-С

Ось концентраций может быть отградуирована по массе. На оси ординат всегда откладывается температура (фактор интенсивности). Любая точка на диаграмме состояния (ДС) показывает, что сплав состава С₁ находится при Т₁, однако на ДС наносят Т плавления, затвердевания, фазовые переходы и других характерных процессов. Линии, соединяющие эти точки называются:

Линия, представляющая совокупность точек начала кристаллизации называется ликвидус. Выше ликвидуса сплавы находятся в однофазном жидком состоянии. Линия, ниже которой сплав находится полностью в твердом состоянии называется солидус (линия конца кристаллизации).

Для проверки правильности диаграммы состояния используют правило фаз. Правило фаз позволяет предсказать, что в двухкомпонентных системах максимальное число равновесно существующих фаз рвано 3, так как из двух переменных выбираем одну Т, давление Р=const. А вариантность системы не может быть меньше 0. Следовательно, y = k – F + 2 = 2 – 0 + 1 – 3.

Трехфазное равновесие безвариантно в двухкомпонентных системах. Так как газообразная фаза нас не интересует, рассмотрим жидкое и твердое состояния. Равновесие двух фаз в двухкомпонентных системах одновариантно. Однофазное равновесие такой системы двухвариантно. Это означает, что давление, которое условно принимаем за неизменное, тоже может быть изменено без нарушения фазового равновесия.