Правило відрізків

Пра́вило відрі́зків або пра́вило ва́желя (англ. lever rule) — правило, що використовується у металознавстві, яке на основі діаграми станів сплаву дозволяє визначити при будь-якій температурі кристалізації:

• склад (концентрацію) твердої і рідкої фаз;
• відносні вагові кількості твердої і рідкої фаз.

У процесі кристалізації сплавів змінюються і концентрація фаз (тому склад рідини змінюється), і кількість кожної фази (при кристалізації кількість твердої фази збільшується, а рідкої зменшується). Безпосередній хімічний аналіз і зважування рідкої і твердої фаз на будь-якій стадії кристалізації сплавів могли б дати точну відповідь про їх склад та відносні вагові кількості. Однак ці способи громіздкі і тривалі. Крім того, практично вони далеко не завжди здійсненні.

Визначення концентрації компонентів у фазах

Коли у сплаві одночасно існують дві фази, правило відрізків у будь-якій точці діаграми, дозволяє встановити кількість обох фаз та їх концентрацію.

Перше положення правила відрізків формулюється так:

Щоб визначити концентрації компонентів у фазах, через дану точку, що характеризує стан сплаву, проводять коноду (горизонтальну лінію, паралельну до осі складу сплаву), до перетину з лініями, що обмежують дану область; проєкції точок перетину на вісь концентрацій показують склади фаз.

Проєкція точки перетину з лінією ліквідус (точка L на рисунку праворуч) на вісь складу покаже концентрацію (W_l) компонентів у рідкому розчині, а проєкція точки перетину з лінією солідус (точка S) — концентрацію (W_s) компонентів у твердому розчині.

Визначення кількісного співвідношення фаз

Друге положення правила відрізків формулюється так:

Для того щоб визначити кількісне співвідношення фаз, через задану точку проводять горизонтальну лінію. Довжини відрізків цієї лінії між заданою точкою і точками, що визначають склади фаз, обернено пропорційні до кількості цих фаз.

Масова частка Q_P рідкого розчину для обраної точки зі складом компонентів C₀ при температурі Т₂ становить:

${\displaystyle Q_{P}={\frac {l_{2}}{l_{1}+l_{2}}}\cdot 100\%,}$

і масова частка Q_T твердого розчину для цієї ж точки на діаграмі:

${\displaystyle Q_{T}={\frac {l_{1}}{l_{1}+l_{2}}}\cdot 100\%.}$

Правило відрізків у подвійних діаграмах стану можна застосувати лише у двофазних зонах. В однофазній області є лише одна фаза; будь-яка точка всередині зони характеризує її концентрацію.

Див. також

• Фазова діаграма
• Фазовий перехід

Примітки

1. Гуляев, 1986, с. 111.
2. Гуляев, 1986, с. 112.

Джерела

• Гуляев А. П. Металловедение: учеб. для высш. техн. учеб. завед / А. П. Гуляев. — М. : Металлургия, 1986. — 542 с.
• Бялік О. М. Металознавство: Підручник / О. М. Бялік, В. С. Черненко, В. М. Писаренко, Ю. Н. Москаленко. — 2-ге вид., перероб. і доп. — К.: Політехніка, 2006. — 384 с. —
• Афтанділянц Є. Г. Матеріалознавство: підручник / Є. Г. Афтанділянц, О. В. Зазимко, К. Г. Лопатько. — Херсон: ОЛДІ-плюс; К.: Ліра-К, 2013. — 612 с. —