026 5

zwłaszcza gdy są narażone przez dłuższy czas na działanie temperatury lub były schładzane z szybkością uniemożliwiającą osiągnięcie stanu równowagi stabilnej. Wykresy te pozwalają też przewidywać kierunek, w jakim mogą się pod wpływem działania temperatury i czasu zmieniać struktura i własności stopów.

Przy analizowaniu równowagi fazowej posługujemy się regułą faz Gibbsa. Ustala ona związek między liczbą składników i faz występujących i między reakcjami chemicznymi oraz liczbą stopni swobody, które można zmienić bez naruszania stanu fazowego układu.

Liczba stopni swobody jest różnicą między zmiennymi niezależnymi i zależnymi układu. Zmiennymi niezależnymi układu są: temperatura T, ciśnienie P, udziały molowe C_n wchodzących w skład układu n składników, tworzących p faz. Ponieważ dla każdej fazy istnieje n-1 zmiennych stężeń, to ogólna liczba zmiennych niezależnych układu wynosi p{n-l)+2.

Gdy w rozpatrywanym układzie występuje p faz, to dla każdego składnika n występuje p-1 takich warunków, a liczba zmiennych zależnych układu    będzie równa    n(p-l).    Różnica    między    ogólną

liczbą zmiennych    niezależnych układu a    liczbą równań,    a więc

liczbą stopni swobody układu wyraża się formułą:

f=n-p+2    (3.1)

Równanie (3.1) nazywa się regułą faz Gibbsa w postaci ogólnej.

Dla procesów przebiegających przy stałym ciśnieniu (atmosferycznym) reguła przyjmuje postać:

f=n-p+l    (3.2)

Liczba stopni    swobody układu    zależy od liczby    składników i

faz oraz temperatury.

Układy równowagi fazowej można podzielić według ilości skła-dniów układu wchodzących w jego skład układu nar dwuskładniko-kowe, trzyskładnikowe oraz wieloskładnikowe. Wykresy układów dwuskładnikowych obrazowane są w postaci prostokątnego układu _wSpółrzęnych, na którego osi odciętych podane jest steżenie składników, a na osi rzędnych temperatura. Określony odcinek _oSi odciętych traktowany jest jako 100 %. Jeden jego koniec oznacza czysty składnik A, a drugi czysty składnik B. Punkty pomiędzy nimi reprezentują stopy o składzie chemicznym proporcjonalnym do położenia we wnętrzu odcinka - rys.3.1. We wnętrzu takiego wykresu umieszczone są linie odgraniczające obszary ₀ różnym jakościowo składzie fazowym.

A    B

(100%A)    (0»/«A)

(0% B )    (100%B)

c

b    &

Rys. 3.1. Dwuskładnikowy układ równowagi pierwiastków A i B.

Punkt x reprezentuje stop o składzie :    |*100% A

i ^*100% B c

Do przedstawienia układów trójskładnikowych potrzebny jest obraz przestrzenny. Za podstawę takiego wykresu przyjmuje się trójkąt równoboczny. Każdy z jego wierzchołków reprezentuje stop o składzie czystego pierwiastka. Poszczególne boki reprezentują układy dwuskładnikowe, sposób określenia stężenia składników reprezentuje dowolny punkt we wnętrzu trójkąta (rys. ³-2a). oś pionowa jest osią temperatur. Nad podstawą układu rozmieszczone są powierzchnie odgraniczające obszary. Tak utworzony wykres może być przedstawiony jako: