Свободная энергия образования фаз

На основе калориметрических измерений теплоты образования и расчетных значений энтропии определена свободная энергия образования фаз при 80 и 273 К. При 80 К свободная энергия всех грех промежуточных фаз, а именно е , Хн Y, положительна, что указывает на их метастабильность. При 273 К свободная энергия образования Х-н У-фаз по-прежнему остается положительной, а свободная энергия образования 6 -фазы становится отрицательной. Последнее согласуется с более ранними термодинамическими исследованиями системы Pb—Bi, согласно которым, е -фаза должна претерпевать эвтектоидный распад при 227 К (-46°С).

Проведенные таким образом термодинамические исследования показали, что образующиеся в системе Pb—Bi при закалке из жидкого состояния фазы X и Y являются метастабильными вплоть до 80 К. Из графиков температурной зависимости кривых свободной энергии стабильных и метастабильных фаз определены температуры плавления метастабильных фаз X л Y .Они оказались ниже температуры равновесного ликвидуса на 20 и 35 К соответственно. Эти цифры характеризуют минимальное переохлаждение, которое должно быть достигнуто для того, чтобы появилась термодинамическая возможность кристаллизации этих фаз. В таком случае продажа труб, выполненных с применением указанной технологии, будет более успешной, так как эта продукция окажется на порядок прочнее обычной.

Полученные значения переохлаждения являются слишком малыми по сравнению с реально достигаемыми переохлаждениями расплава при закалке из жидкого состояния. Это и понятно, так как для зарождения метастабильных фаз необходимы переохлаждения ниже температуры их метаустойчивого равновесия с расплавом. Величина таких переохлаждений зависит также от скорости охлаждения, возрастая с увеличением последней. В заключение следует отметить, что зафиксированное в быстроохлажденных образцах количество метастабильной фазы не находится в прямой зависимости от уровня ее метастабильности. Выход фазы определяется также кинетическими факторами зарождения и роста ее из жидкости и распада в твердом состоянии. Поэтому неудивительно, что фазу, являющуюся менее стабильной, получить легче, чем любую другую фазу.