Термодинамические расчеты и анализ фазовых диаграмм многокомпонентных систем

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

№ 2220 

Кафедра металловедения цветных металлов

А.В. Поздняков 
В.В. Чеверикин 
 

Термодинамические расчеты
и анализ фазовых диаграмм 
многокомпонентных систем 

 

Учебное пособие 

Допущено учебно-методическим объединением  
по образованию в области металлургии в качестве  
учебного пособия для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по направлению Металлургия 

Москва  2012 

УДК 669.2/.8.017 
 
П47 

Р е ц е н з е н т  
канд. техн. наук, с.н.с. А.Н. Алабин 

Поздняков, А.В. 
П47  
Термодинамические расчеты и анализ фазовых диаграмм 
многокомпонентных систем : учеб. пособие/ А.В. Поздняков, 
В.В. Чеверикин. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2012. – 37 с. 
ISBN 978-5-87623-635-7 

Представлены возможности программы Thermo-Calc, позволяющей проводить термодинамические расчеты двойных, тройных и многокомпонентных диаграмм состояния, фазового состава сплавов, состава фаз, неравновесной кристаллизации; применение программы для расчета фазового состава 
промышленных сплавов и рекомендации по выполнению курсовой работы. 
Содержание учебного пособия соответствует программе дисциплины 
«Термодинамические расчеты и анализ фазовых диаграмм многокомпонентных систем». 
Предназначено для студентов, обучающихся по магистерской программе 
«Металловедение цветных и драгоценных металлов» по направлению 150400 
«Металлургия». 

УДК 669.2/.8.017 

ISBN 978-5-87623-635-7 
© А.В. Поздняков, 
В.В. Чеверикин, 2012 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение....................................................................................................4 
1. Расчеты двойных и тройных диаграмм состояния............................7 
2. Расчет политермических разрезов ....................................................13 
3. Расчет изотермических разрезов.......................................................18 
4. Расчет фазового состава и состава фаз.............................................21 
5. Расчет неравновесной кристаллизации ............................................23 
6. Применение программы Thermo-Calc для расчета 
фазового состава промышленных сплавов ......................................27 
7. Рекомендации по выполнению курсовой работы............................34 
 

Введение 

Для обеспечения требуемых механических и технологических 
свойств сплавов необходимо правильно выбирать их состав. В этом 
могут помочь диаграммы состояния, которые позволяют провести 
анализ фазового состава, структуры и свойств материалов в конкретных условиях эксплуатации. В настоящее время двойные и тройные 
диаграммы состояния металлических систем достаточно хорошо 
изучены, однако их недостаточно для полного представления о фазовом составе реальных сплавов, которые могут содержать в своем составе до десяти и более элементов. Соответственно, необходимо изучать многокомпонентные диаграммы состояния, в чем может помочь 
программный продукт Thermo-Calc. 
Thermo-Calc представляет собой программный пакет, содержащий 
большое количество термодинамических данных для выполнения 
расчетов и построения фазовых диаграмм состояния. Расчеты, основанные на термодинамических базах данных, производятся путем 
экспертной оценки экспериментальных данных с использованием 
метода CALPHAD. 
CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) – метод расчета фазовых диаграмм. Под равновесными фазовыми диаграммами обычно 
понимают диаграммы зависимости состава химической системы от 
температуры. На фазовой диаграмме отмечаются области существования соединений и растворов (т.е. фаз) и области их сосуществования. Фазовые диаграммы – очень мощный инструмент для прогнозирования состояния системы при различных условиях. Впервые они 
появились как графический метод обобщения экспериментальной 
информации о равновесии. Подход CALPHAD базируется на том 
факте, что фазовая диаграмма – это проявление равновесных 
термодинамических свойств системы, которые слагаются из свойств 
фаз составляющих систему. Таким образом, существует возможность 
расчета фазовой диаграммы путем начальной оценки термодинамических свойств всех фаз системы. 
Метод CALPHAD объединяет экспериментальную информацию о 
фазовых равновесиях в системе и термодинамическую информацию, 
полученную при проведении термохимических и теплофизических 
исследований. Затем набор термодинамических свойств каждой фазы 
описывается математической моделью, содержащей настраиваемые 
параметры. Параметры вычисляются оптимизацией модели под всю