faseskjema

Et faseskjema er en grafisk framstilling av hvilke faser som er stabile under ulike forhold av temperatur, trykk og/eller sammensetning i et materiale eller system. Hensikten er å vise hvilke faser som kan eksistere samtidig og hvordan faseandringer forekommer når forholdene endres. Diagrammene brukes i kjemi, materialteknologi, geologi og andre fagområder for å forstå hvordan stoffer oppfører seg ved temperaturendringer og ved ulike blandingsforhold.

For et rent stoff viser et vanlig P-T-diagram (trykk–temperatur) hvilke regioner som er preget av fast stoff, flytende og gass. Fasegrenser deler diagrammet i disse regionene, og punktene der tre faser er i likevekt kalles triplepunktet, mens et kritisk punkt viser grense mellom væske og gass. Noen materialer har også polymorfe faste faser der krystallstrukturen endres uten at væske er til stede.

I systemer med to eller flere komponenter blir dimensjonen gjerne komposisjon. Et binært (to komponenter) diagram har temperatur på y-aksen og sammensetning på x-aksen, og viser felt med én, to eller flere faser. Viktige begreper er flytende flytgrense (fluidus), fast grense (solidus) og doble faserområder. Invariantreaksjoner som eutektisk, peritektisk eller peritektoid opptrer ved bestemte sammensetninger og temperaturer og er sentrale i legeringsdesign.

Faseskjemaer brukes til å forutsi hvordan legeringer herdes, hvordan krystallisasjon skjer ved kjøling, og hvordan ulike faser opptrer i keramikk og metallurgi. De bygges ut fra termodynamiske data om Gibbs fri energi og likeveier, ofte ved hjelp av beregningsverktøy og metoder som CALPHAD. Begrensninger inkluderer at diagrammene representerer likevekt og ofte ikke tar hensyn til kinetikk eller metastabile tilstander. Eksempler inkluderer vannets P-T-diagram og jern–karbidi-diagrammet som brukes i stålproduksjon.