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Diagramas de Fase de aleaciones metálicas
11 de abril del 2013
Contenido
Introducción Diagramas binarios de solubilidad total Diagramas binarios de insolubilidad total Diagramas binarios de solubilidad parcial
INTRODUCCIÓN
Materiales metálicos
Están compuestos por átomos metálicos. Tienen un gran número de electrones
deslocalizados que no pertenecen a ningún átomo en concreto.
Conducen el calor y la electricidad y son opacos a la luz visible.
Son resistentes aunque deformables.
Estructuras cristalinas
Cúbica centrada en el cuerpo
Cúbica centrada en las caras
Hexagonal Compacta
AluminioCobreHierro
Hierro Cromo
Titanio Zinc
Diagrama de fases del agua:Presión-Temperatura
Tres fases en equilibrio
Dos fases en equilibrio
Una fase en equilibrio
Este sistema posee un solo componente
FASES Fase: es una porción homogénea de un sistema
que tiene características físicas y químicas uniformes.
Componentes: metal y/o compuesto que forma parte de una aleación.
Equilibrio: un sistema está en equilibrio si la energía libre es mínima, en ciertas condiciones de temperatura, presión y composición.
El equilibrio de fases: en sistemas de más de una fase,significa que las características del sistema se mantienen constantes en el tiempo.
ALGUNOS CONCEPTOS
El estado de una sustancia cambia al aumentar o disminuir su temperatura, a presión constante, este cambio de estado es un cambio de fase.
Estado no es lo mismo que fase. Por ejemplo en estado sólido el Hierro (Fe)
puede presentar diferentes fases a una temperatura mucho menor de producirse su fusión.
CAMBIOS DE FASE DEL HIERRO(Con diferentes parámetro de red)
Centrada en el cuerpo
Centrada en las caras
Centrada en el cuerpo
tiempo
Análisis térmico: sin cambios de fase.
Curva de calentamiento Curva de enfriamiento
Si entregamos calor en forma constante y no hay un cambio de fase durante el calentamiento el aumento de la temperatura que experimenta el material es constante (no cambia la capacidad calorífica del material)
Por ejemplo calentamiento del hierro puro entre los 25ºC y los 910ºC
Hierro puro
¿Y si ahora miramos esta figura entre qué rangos de temperatura podría decir lo mismo?
¿Cómo es la variación de la temperatura durante los cambios de fase?
tiempo
Curvas de enfriamiento de un metal puro
Se observa una meseta a la temperatura de solidificación.
En la práctica se observa esto, un pequeño subenfriamiento antes del cambio de fase
Curvas de enfriamiento de una aleación (solución sólida)
Defecto puntual : por sustitución
Se presenta un intervalo dónde se produce la solidificación, ya no es una meseta como en el caso de los metales puros.
Curvas de enfriamiento de una aleación (solución sólida)
Diagrama de fase
Los diagramas de fase representan los cambios experimentados por las distintas aleaciones al variar su concentración y su temperatura.
Estas representaciones aluden a transformaciones lentas que permitan al sistema efectuar los desplazamientos atómicos necesarios para mantener durante todo el tiempo un estado de equilibrio estable.
Sistema con solubilidad total
DIAGRAMAS BINARIOS DE SOLUBILIDAD
TOTAL
Diagrama de fases de solubilidad totalPunto de fusión del elemento A
Indica la composición en peso del componente B
TemperaturaPunto de fusión del elemento B
Diagrama de fases de solubilidad total: Sistema Cu-Ni
Metalogrofía observada a todas las composiciones
Granos poligonales más o menos equiaxiales semejantes a los metales puros.
Aumenta la resistencia mecánica hasta un 50%
A temperatura ambiente, a menor tamaño de grano corresponde una mayor resistenciaMecánica, a temperaturas elevadas se invierten los valores.
Regla de la palanca invertida
KO es proporcional a la cantidad de sólido.
JO es proporcional a la cantidadDe líquido.
Composición del LÍQUIDOComposición del SÓLIDO
Regla de la palanca
Ejercicio para los alumnos: El punto de fusión del Cobre es de 1084ºC y el del
Níquel de 1452ºC. Para una aleación con 40% de Ni a 1480ºC,
1300ºC y 200ºC indicar:1. Fases presentes2. Proporción en que se encuentran las fases a las
diferentes temperaturas3. Composición química de las fases en cada
temperatura
Diagrama Ag-Pd
Ambos tienen estructura cúbica centrada en las caras
Diagrama Nb-Ta
Ambos tienen estructura cúbica centrada en el cuerpo
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