Правило фаз Гиббса - основной закон фазового равновесия - дает количественную связь между числом фаз в системе Ф, числом компонентов К и числом степеней свободы С. отражающим число возможных вариантов изменений внешних условий (давление, температура, состав фаз) без изменения числа фаз в системе:
С = К - Ф + n
где n - число внешних факторов, влияющих на равновесие в системе. При рассмотрении сплавов, находящихся в атмосферных условиях (при атмосферном давлении), такой фактор, как правило, только один - температура. Тогда уравнение принимает вид:
С = К-Ф+1
По своей сути С - это число независимых переменных, необходимых для описания состояния системы. Например, чистый металл в момент плавления: число фаз равно 2 (расплав и кристаллы металла), число компонентов равно 1, следовательно, число степеней свободы С=0. Т.е. в этот момент нельзя изменить внешние факторы (в данном случае один - температуру) без изменения числа фаз в системе: если температуру повысить, останется одна фаза (расплав), если понизить - тоже одна (кристаллы). Из правила фаз Гиббса вытекает, что в однокомпонентной системе в равновесии может находиться не более двух фаз. а в двухкомпонентной - не более трех. Диаграммы состояния соответствуют равновесному (стабильному) состоянию. которое достигается при очень медленном изменении температуры. Одним из способов построения диаграмм состояния является снятие кривых охлаждения - зависимостей температуры системы от времени при медленном охлаждении. Точки перегиба на кривых охлаждения соответствуют точкам изменения фазового состава на диаграмме. Строятся диаграммы состояния в координатах состав (в процентах А и В) - температура (°С). Каждая точка на диаграмме показывает состояние сплава данного состава при данной температуре. При рассмотрении ниже основных типов диаграмм подразумевается, что компоненты всегда неограниченно растворимы друг в друге в жидком состоянии. Правило фаз Гиббса применяется при построении кривых охлаждения и нагревания сплавов.