Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Правило отрезков (правило рычага) — это геометрический метод количественного определения массовых долей фаз в двухфазной области диаграммы состояния двойного сплава. Применяя правило отрезков, материаловед по длинам отрезков коноды рассчитывает, какая часть сплава приходится на каждую сосуществующую фазу при заданной температуре.
Правило отрезков — это следствие закона сохранения массы, применённое к двухфазному равновесию в бинарной системе. На диаграмме состояния через фигуративную точку сплава проводят горизонтальную изотерму внутри двухфазной области — её называют конодой или коннодой. Конода соединяет точки, отвечающие составам двух равновесных фаз при данной температуре.
Метод позволяет определить не только какие фазы существуют (это даёт сама диаграмма), но и в каком количественном соотношении они находятся. Применение правила рычага возможно строго внутри двухфазной области двойной системы при равновесии.
Главный принцип: доля каждой фазы пропорциональна длине противоположного плеча коноды. Чем дальше состав сплава от состава фазы, тем меньше этой фазы в сплаве — и наоборот.
Рассмотрим двухфазную область с фазами α и β при температуре T. Точка сплава с общей концентрацией C₀ лежит на коноде между точкой α (состав Cα) и точкой β (состав Cβ).
Числитель в формуле — это длина отрезка коноды от фигуративной точки сплава до противоположной границы двухфазной области. Знаменатель — полная длина коноды. Отсюда и название «правило рычага»: точка сплава играет роль точки опоры, а массы фаз уравновешивают рычаг.
Если фигуративная точка лежит ближе к границе α, в сплаве преобладает фаза α. При смещении точки к границе β растёт доля β-фазы. На границе двухфазной области одна из долей обращается в ноль — сплав становится однофазным.
Правило отрезков работает во всех двухфазных областях бинарных диаграмм состояния, что делает его универсальным инструментом расчёта.
При температуре чуть ниже Ac3 сплав попадает в двухфазную область феррит + аустенит. Если состав феррита Cα ≈ 0,02% C, а аустенита Cγ ≈ 0,5% C, то доля феррита: Wα = (0,5 − 0,4)/(0,5 − 0,02) ≈ 0,21 или около 21%. Доля аустенита соответственно около 79%.
В однофазной области правило отрезков не применяется: фаза одна, её доля равна 100%. В тройных системах задача решается через треугольник коннод и центр тяжести — это уже расширение метода.
Правило фаз Гиббса (F = K − Ф + 1 при постоянном давлении) определяет число степеней свободы и количество фаз в равновесии. Правило отрезков — это количественное дополнение: фазы Гиббс назвал, а отрезки рычага показали их пропорции. Вместе эти два правила образуют основу анализа диаграмм состояния по учебникам Лахтина, Гуляева и Callister.
Правило отрезков — это базовый расчётный инструмент материаловеда, позволяющий по диаграмме состояния и одной горизонтальной коноде получить количественный фазовый состав сплава. Знание правила рычага необходимо для прогнозирования структуры после кристаллизации, термообработки и фазовых превращений. Метод прост геометрически, но требует внимания к выбору противоположного плеча и единицам концентрации.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.