Diagramas de Equilibrio de las Fases

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Cristina Ramona Hidalgo Giménez
hace 7 años
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1 Diagramas de fases Aleación es una mezcla metales o no metales. de un metal con otros Componentes son los elementos químicos que forman la aleación Una aleación binaria está formada por dos componentes Una aleación se describe comenzando por los elementos que la componen y su concentración % en peso (Wt %) % atómico (At %)

2 Diagramas de Equilibrio de las Fases Para estudiar las aleaciones Aleación es una mezcla de un metal con otros metales o no metales. Fase: son las partes de una aleación con la misma composición e iguales propiedades físicas químicas. Para describir completamente una aleación es necesario conocer: Fases presentes Fracción en peso de cada fase Composición de cada fase Equilibrio es la condición del sistema en el que no se manifiesta ninguna tendencia al cambio. Variables de estado. Variables independientes de las cuales depende el estado del sistema. Temperatura, presión y composición

3 Un diagrama de equilibrio o más comúnmente llamado diagrama de fases es un diagrama Temperatura vs. Composición el cual muestra las fases presentes en condiciones de equilibrio.

4 Sistemas binarios característicos Solubles en estado líquido y en estado sólido Solubles en estado líquido e insolubles en estado sólido Solubles en estado líquido y parcialmente solubles en estado sólido Sistemas que forman compuestos intermetálicos

5 Ag Estructura FCC Temp fusión= 960ºC R at.= 1.65Å

6 Au Estructura FCC Temp fusión= 1064ºC R at.= 1.74Å

7 Temp 1064ºC Au (puro) 940ºC Temp. constante Ag (pura) tiempo Ag Estructura FCC T fusión= 960 R at.= 1.65Å Au Estructura FCC T fusión= 1064 R at.= 1.74Å

8 Temp 1064ºC Ag 75 Au 25 Ag 25 Au 75 Au Estructura F T fusión= 10 R at.= 1.74Å 940ºC Au (puro) Ag (pura) tiempo Ag Estructura FCC T fusión= 960 R at.= 1.65Å Ag 50 Au 50 50% y 50% (AgAu)

9 Curva de enfriamiento de un elemento puro en función del tiempo Temperatura Líquido Cuando comienza a solidificar la temperatura se mantiene constante. Líquido y sólido Sólido Tiempo

10 Curva de enfriamiento para una sustancia que posee dos componentes o elementos y una dada composición Temperatura Líquido Líquido y sólido A diferencia del caso anterior el líquido y el sólido coexisten no solo a una temperatura sino que a un rango Sólido Tiempo

11 Curva de enfriamiento para una sustancia que posee dos componentes o elementos para diferentes composiciones el elemento puro A tiene menor temperatura de fusión que el elemento B Elemento B puro curva tiene un plato Elemento A puro curva tiene un plato

12 Diagrama Temperatura-Composición Temp A B 0% B 50% B 100% B

13 Cqca? =22%B Solución Sólida Liquidus: por encima de esta curva (temperatura) todo está líquido m n o Temp Solidus: por encima de esta curva (temperatura) todo está sólido Cqca? 22%B CQca sol ~10%B A CQca sol ~20%B CQca Liq ~35%B CQca Liq ~60%B B 0% B 50% B 100% B

14 Primera región solidificada Liquidus C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 Temp Solidus C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 Borde de grano. Última región solidificada

15 Solución Sólida no % Sól = 100 mo 40% m n o Temp mn % Líq = 100 mo 60% Cuál es la proporción de fase sólida y de fase líquida que hay? Rta: Regla de la Palanca. Se aplica entre dos fases. A B

16 REGLAS DE HUME-ROTHERY Para obtener una solución sólida total Las reglas de Hume-Rothery representan un conjunto de condiciones que deben cumplir las soluciones sólidas metálicas, para que tenga lugar la miscibilidad total entre las distintos componentes. Dichas reglas establecen que: 1. La diferencia entre los radios atómicos debe ser inferior al 15 por La electronegatividad (capacidad del átomo para atraer un electrón) debe ser similar. 3. Los dos metales deben poseer la misma estructura cristalina. Si no se cumple una o más de las reglas de Hume-Rothery, sólo es posible obtener solubilidad parcial

17 Temp A B

20 Cu 90 Ni 10

21 Cu 30 Ni 70

23 Al82% Si18%

24 Eutéctico Temp α β %β %α Matriz = α ó β? Dispersión = α ó β? A B

25 Eutéctico Temp α β %β %α % Sol. Sól β% Eutéctico α+ β A Matriz = α ó β? Dispersión = α ó β? B

26 Eutéctico Temp α β ~10% de β A B

28 Pb Sn plomo estaño

29 Compuesto intermetálico

31 Líquido α Peritéctico puro Solución Sólida Temp α + líquido α α + β β β + Liq A B

32 β α Líquido

33 α Peritéctico puro Solución Sólida Temp α β β A B

34 α Peritéctico incompleto Exceso de Sólido Temp α β β A α B

35 α Peritéctico puro Cambio Alotrópico Temp α β β A Curvas de cambio alotrópico B

36 α Peritéctico puro Intermetálico Temp α A n B m β A B A n B m

37 Peritéctico + Eutéctico Temp α P E A + A n B m A n B m + B A A n B m B Tiempo

38 líquido Temp δ + Líq δ α α + δ E β + δ β α + β A B

39 Temp γ α P E A + A n B m A n B m + B A B

40 Diagrama CuZn

41 Cu70% Zn30% Cu55% Zn45 %

43 Cu 80 Sn 20

44 1535 C δ P Diagrama Metaestable Fe-Fe 3 C Líquido Diag. Estable Fe-C γ 1130 C 768 C α E γ + Fe 3 C 721 C α + Fe 3 C Fe Fe 3 C

45 C δ P δ γ C α E γ + F e 3 C C α + F e 3 C F e

46 γ S. Sól. Eutect. α γ + Fe 3 C 721 C Fe 3 C α E α + Fe 3 C Fe

47 C δ P γ C α E γ + F e 3 C C α + F e 3 C F e

48 1535 C δ P Líquido γ 1130 C 768 C α E γ + Fe 3 C 721 C α + Fe 3 C Fe Fe 3 C

49 Ledeburita γ Dispersión: γ Matriz: Fe 3 C Dispersión: Perlita Ledeburita Transformada Perlita (α + Fe 3 C) Fe 3 C

50 Diagrama Metaestable Fe-Fe 3 C Componentes o Elementos Fases Constituyentes

51 Diagrama Metaestable Fe-Fe 3 C Componentes o Elementos: Fe C Fe 6,66% C γ δ Fases: δ α γ γ + Fe 3 C Fe 3 C α α + Fe 3 C Fe Fe 3 C

52 Diagrama Metaestable Fe-Fe 3 C Constituyentes: (nos dan una idea de cómo estan entremezcladas las fases; causa de las propiedades mecánicas) γ δ α Fe 3 C Perlita (α+fe 3 C) Ledeburita (γ+fe 3 C) Ledeburita (α+fe 3 C) Transformada Const. Monofásicos Const. Bifásicos

53 1535 C δ P Líquido γ 1130 C γ + Led. + Fe 3 C 2 Led. + Fe 3 C (1 ) 768 C α Fe α + Per γ + Fe 3 C 2 Per. + Fe 3 C 2 Aceros γ + Fe 3 C 721 C Per. + Led. Led. T. + Fe 3 C + Fe3C 2 Fundiciones α + Fe 3 C Fe 3 C

54 De nucleación y crecimiento Soluciones Sólidas Metales puros Estructuras Metalográficas De tipo eutécticas Eutécticos Eutectoides Compuestos intermetálicos Martensíticas (2 parte de la materia)

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