Diagramas De Fase

Índice

Introducción …………………………………………………………………………………………3

DIAGRAMAS DE FASES ..........................................................................................................................4

1 Introducción a los Diagramas de Fases ....... .................................................................................4

2 Diagrama de Fases de un solo Componente ...................................................................................4

2.1 Curva de Enfriamiento de un componente puro ......................................................................... 5

3 Diagrama de Fases Binarios ............................................................................................................6

3.1 Sistemas Isomorfos Binarios ..................................................................................................... 5

3.1.1 Interpretación de los diagramas de fases ............................................................................ 11

3.1.2 Desarrollo de microestructuras en aleaciones isomorfas ..................................................... 12

3.1.3 Curvas de Enfriamiento de Sistemas Isomorfos ................................................................16

3.2 Sistemas Eutécticos Binarios ....... ............................................................................................17

3.2.1 Desarrollo de microestructuras en aleaciones eutécticas ....................................................18

3.2.2 Curvas de enfriamiento de Sistemas Eutécticos ................................................................23

3.3 Sistemas con Compuestos Intermedios. ....................................................................................24

3.4 Sistemas Binarios con Reacciones de tres Fases .......................................................................25

4 Regla de las Fases de Gibbs ..........................................................................................................26

Introducción

Los diagramas de equilibrio son gráficas que representan las fases y estado en que pueden estar diferentes concentraciones de materiales que forma una aleación a distintas temperaturas. La mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio, siendo utilizadas por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de materiales; debido a que aportan valiosa información sobre la fusión, el moldeo, la cristalización y otros fenómenos.

Los equilibrios de fase y sus respectivos diagramas de fase en sistemas multicomponentes tienen aplicaciones importantes en química, geología y ciencia de los materiales. Por otra parte, los diagramas de fases son de gran importancia pues apoyan, entre otros, estudios de solidificación, microestructura, metalurgia física y el "diseño de nuevos materiales".

La ciencia de los materiales surgió después de la Segunda Guerra Mundial, como respuesta a la necesidad de producir materiales con propiedades especializadas. Los primeros intentos de modificar científicamente las propiedades de la materia se remontan a principios del siglo pasado, cuando los conocimientos de cristalografía, estado sólido y física atómica convirtieron el arte de la metalurgia en ciencia. De allí parte la creación de nuevas aleaciones, como el acero, que es el resultado de la aleación de hierro y carbono en diferentes proporciones. La definición en porcentaje de carbono corresponde a los aceros al carbono, en los cuales este no metal es el único aleante, o hay otros pero en menores concentraciones. Es utilizado, por ejemplo, en construcción, cascos de barcos, maquinaria, carrocería de automóviles, equipos químicos, etc.

El acero se calienta a una temperatura determinada, se mantiene a esa temperatura durante un cierto tiempo hasta que se forma la estructura deseada y entones se enfría a una velocidad conveniente, dependiendo del tratamiento térmico que le sea aplicado, adquiriendo así, gran flexibilidad y dureza.

La técnica de enfriado (tratamiento térmico), como se menciono anteriormente, consiste en someter al material a determinada temperatura y enfriarlo con cierta velocidad. Los factores temperatura-tiempo dependen del material, tamaño y forma de la pieza. De esta manera se conseguirá una modificación microscópica, transformaciones de tipo físico, cambios de composición o una determina estructura interna las propiedades de a cual permitirán alguno de los objetivos buscados, como aumentar la dureza, mejor mecanizado, eliminar tensiones internas, evitar deformaciones, etc. Los principales tratamientos térmicos son: temple, recocido, revenido y normalizado.

DIAGRAMAS DE FASES

1 Introducción a los Diagramas de Fases

Gran parte de la información acerca del control de la estructura de las fases en un determinado sistema se presenta de manera simple y concisa en lo que se denomina un diagrama de fases, también denominado diagrama de equilibrio.

Existen tres parámetros controlables externamente que afectan la estructura de las fases: temperatura, presión y composición. Los diagramas de fases se construyen graficando diferentes combinaciones de estos parámetros.

Conceptos Básicos

Componente: Los componentes son metales puros, compuestos o ambos, de los cuales se compone una aleación. Por ejemplo, en un latón Cu-Zn, los componentes son cobre y zinc.

Sistema: Puede hacer referencia a dos significados. En primer lugar, puede referirse a un cuerpo específico de material en estudio (por ejemplo, una cuchara de acero fundido). O bien, puede referirse a una serie de posibles aleaciones de los mismos componentes, pero sin considerar la composición de la aleación (por ejemplo, el sistema hierro-carbono).

Soluto: Componente o elemento de una disolución presente en una composición menor. Se disuelve en el disolvente.

Solvente: Componente o elemento de una disolución presente en una composición mayor. El solvente disuelve al soluto.

Limite de solubilidad: Es la concentración máxima de soluto que se puede añadir sin que se forme una nueva fase.

Disolución sólida: Consiste en átomos de por lo menos dos tipos diferentes, en donde los átomos de soluto ocupan posiciones sustitucionales o intersticiales

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