Que es la solidificación?

1. Que es la solidificación?

Proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia de liquido a solido producido por una disminución en la temperatura

1. La solidificación de metales consta de tres etapas:

formación de nucleaos estables en el fundido (nucleación),

crecimiento del núcleo hasta dar origen a cristales

formación de una estructura granular

1. Como se produce la nucleación homogénea?

Se da en el líquido fundido cuando el metal proporciona por sí mismo los átomos para formar los núcleos.

1. Un conglomerado de átomos entrelazados entre sí menor que el tamaño crítico se llama embrión, y otro que sea mayor al tamaño crítico se llama núcleo.

1. La enucleación homogénea requiere habitualmente un elevado grado de sub-enfriamiento que puede llegar a ser de varios de cientos de grados centígrados para algunos metales.

1. Debido a su inestabilidad, los embriones se están formando y redisolviendo constantemente en el metal fundido, debido a la agitación de los átomos.

1. Nucleación heterogénea: Es la nucleación que tiene a lugar en un líquido sobre la superficie del recipiente que contiene impurezas insolubles, u otros materiales estructurales que disminuyen la energía libre para formar un núcleo estable.

1. Para que se produzca la nucleación heterogénea, el agente de nucleación solido (impureza o recipiente) debe ser mojado por el metal líquido.

1. La nucleación heterogénea tiene a lugar sobre el agente de nucleación porque la energía superficial para formar un núcleo estable sobre el material es más baja que si el núcleo se formara sobre su propio núcleo puro (nucleación homogénea)

1. Las transformaciones gobernadas por la difusión llevan asociado un cambio en la estructura como consecuencia de la migración atómica a largo alcance.

1. El proceso sin difusión es conocido como transformación martensítica.

1. Por ejemplo el producto que se forma a partir de la austenita templada se denomina martensita.

1. La estructura cristalina relativamente compleja y la concentración sobresaturada de átomos de carbono en la martensita hacen q ésta tenga una naturaleza característicamente frágil

1. La martensita es una fase meta-estable; esto quiere decir que es estable con el tiempo pero que durante calentamientos posteriores se descompondrá en fases más estables α y Fe3C.

1. Las curvas de enfriamiento son una representación gráfica de la temperatura(To Tº) de un material frente al tiempo (t) conforme este se enfría.

1. Metal Puro:

Se llama metal a los elementos químicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la electricidad. Poseen alta densidad y son sólidos en temperaturas normales (excepto el mercurio); sus sales forman iones electropositivos (cationes) en disolución.

1. Aleación Metálica:

Es una mezcla homogénea, de propiedades metálicas, que está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno es un metal.

1. Temperatura de Fusión:

Es la temperatura a la cual encontramos el equilibrio de fases sólido -líquido, es decir la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde. Cabe destacar que el cambio de fase ocurre a temperatura constante. El punto de fusión es una propiedad intensiva.

1. 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.

1. Existen tres parámetros controlables externamente que afectan la estructura de las fases: temperatura, presión y composición.

1. 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.

1. 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).

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

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

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

1. Disolución sólida: Consiste en átomos de por lo menos dos tipos diferentes, en donde los átomos de soluto ocupan posiciones sustitucionales o intersticiales en la red del disolvente, conservando la estructura cristalina del disolvente.

1. Fase: Es una porción homogénea de un sistema que tiene características físicas y químicas uniformes.

1. Energía Libre: Es una propiedad termodinámica, función de la energía interna de un sistema y su entropía (aleatoriedad o desorden de los átomos o moléculas del sistema).

1. Sistema en Equilibrio: Un sistema se dice que está en equilibrio si su energía libre es mínima, para una combinación específica de presión, temperatura y composición.

1. Un cambio de temperatura, presión y/o composición en un sistema en equilibrio, conducirá a un aumento en la energía libre y a un posible cambio espontáneo a otro estado de menor energía libre.

1. Equilibrio metaestable: En algunos sistemas sólidos, la velocidad a la cual se alcanza el equilibrio (estado de mínima energía) es tan lenta que no siempre se logra en un tiempo razonable. En estos casos, y a los fines prácticos, el sistema logra un equilibrio “metaestable” que puede persistir indefinidamente, o bien, experimentan cambios muy ligeros o casi imperceptibles a medida que pasa el tiempo. Un ejemplo de equilibrio metaestablees el diamante (la forma estable es el grafito).

1. Microestructura: Se refiere a la estructura que se revela por observación microscópica directa, por medio del microscopio óptico o electrónico.

1. La microestructura de una aleación depende de: elementos aleantes presentes, concentraciones, temperatura y tratamiento térmico de la aleación.

1. Diagrama de Fases de un solo Componente

Los diagramas de fases de esta sección corresponden para una sustancia pura (la composición se mantiene constante). Esto significa que las únicas variables de interés son la presión y la temperatura. Por ello, estos diagramas se conocen como diagrama P-T.

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