Ejercicios sobre los diagramas de fases

DIAGRAMA DE FASES

PROBLEMAS PRÁCTICOS

1. Con el diagrama de equilibrio Cu - Ni. Determinar para una aleación con el 50 % de Ni:

1. Curva de enfriamiento, intervalo de solidificación, fases presentes en cada una de las regiones que atraviesa.
2. Relación de fases y pesos de las mismas a 1250°C para una aleación de 600 kg.

Resolución (1):

1. Curva de enfriamiento, intervalo de solidificación, fases presentes en cada una de las regiones que atraviesa.

Delimitando el diagrama de equilibrio de Cu-Ni a una composición del 50% se muestra;

Luego de haber delimitado la curva de enfriamiento y demostrado su respectiva gráfica, se puede decir que:

• Por encima de 1325°C toda la aleación está en estado líquido (1 fase-isoterma verde).
• Entre 1325°C y 1265°C (intervalo de solidificación) coexisten las fases líquida y solución sólida en la zona de equilibro (2 fases).
• Por debajo de 1265°C toda la aleación ha solidificado en forma de solución sólida (1 fase-isoterma purpura).

1. Relación de fases y pesos de las mismas a 1250 °C para una aleación de 600 kg.

En el análisis gráfico realizado en el punto 1.1. se incluye una isoterma roja que exhibe claramente una intercepción fuera de la zona de equilibrio, es decir, que se encuentra en la fase sólida lo que a su vez implica que la fracción en esta parte sería de  y para la fase líquida , por lo cual no es necesario la aplicación de la regla de la palanca ni establecer una relación entre ambas fases. Entonces si se realiza el balance de masa para el sistema se tiene que:[pic 5][pic 6]

 , sustituyendo;[pic 7]

[pic 8]

1. Con el  diagrama Bi - Sb. Calcular para una aleación con 50 % de Sb:

1. Transformaciones que experimenta al enfriarse lenta-mente desde el estado líquido hasta la temperatura ambiente.
2. Dibújese la curva de enfriamiento.
3. Si el enfriamiento no se verifica en condiciones de equilibrio, ¿cuál será la máxima diferencia de concentración entre el centro de un grano y su periferia?
4. ¿A qué temperatura habrá un 50 % de aleación en estado líquido?
5. Porcentaje de las fases a 400°C.

Resolución (2):

1. Transformaciones que experimenta al enfriarse lenta-mente desde el estado líquido hasta la temperatura ambiente.

Según la delimitación realizada se observa que:

• Por encima de 530°C toda la aleación está en estado líquido (1 fase-isoterma naranja).
• Entre 530°C y 365°C (intervalo de solidificación) coexisten las fases líquida y solución sólida en la zona de equilibro (2 fases).
• Por debajo de 365°C toda la aleación ha solidificado en forma de solución sólida (1 fase-isoterma fucsia).

1. Dibújese la curva de enfriamiento.

1. Si el enfriamiento no se verifica en condiciones de equilibrio, ¿cuál será la máxima diferencia de concentración entre el centro de un grano y su periferia?

Trazando las isotermas correctamente desde el centro de cada límite  (curva de fusión y curva de solidificación) se puede concluir que dado que las concentraciones no son constantes, varia la concentración de Sb a 85.5% (línea de guiones naranja) hasta un 13.5% (línea de guiones fucsia) donde termina el proceso de solidificación para la concentración correspondiente.

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