Термодинамический метод. На основе результатов исследования равновесия двух несмешивающихся жидкостей или жидкости и газа можно косвенно судить о форме существования примесей в растворе.

Так, при равновесии со шлаком содержание кислорода в железе пропорционально активности закиси железа в шлаке. Рост а_(CаO), a_(МnО), a_(MgO) при постоянном значении a_(FeO) не влияет на равновесную концентрацию кислорода в металле. Это свидетельствует о том, что кислород поступает из шлака в металл в паре с атомом железа ([O] + [Fe]) или его ионом (O^2– + Fe²⁺).

Содержание водорода и азота в железе пропорционально не первой степени, а корню квадратному их парциальных давлений в газовой фазе. Это признак того, что в железе растворяются не молекулы, а атомы указанных газов по реакциям . На основе выражений констант равновесия этих реакцийиполучаем

(2.2)

Анализ диаграммы плавкости. Метод исследования строения сплавов посредством анализа диаграмм плавкости (физико-химический анализ) разработан Н. С. Курнаковым. Вероятность существования в сплаве тех или иных химических соединений можно определить по форме кривой ликвидуса: острый максимум («сингулярная точка») свидетельствует о наличии химического соединения, прочного в жидкой фазе и при температурах ниже точки плавления; размытый максимум — о существовании соединения, стойкого при температуре ниже точки плавления и частично диссоциированного в жидкой фазе. Размытый максимум на кривых ликвидуса и солидуса указывает на то, что химическое соединение неустойчиво (диссоциация начинается при температуре ниже точки плавления).

Исследование физических свойств расплавов. О структуре расплавов можно судить на основе исследований влияния химического состава расплава на поверхностное (межфазное) натяжение, вязкость, скорость диффузии растворенных компонентов, эффекты электролиза и центрифугирования, ряд других физических явлений и свойств.