Tema 5.- Diagramas de Equilibrio de Fases



Documentos relacionados
Diagramas de fase en aleaciones metálicas

ALEACIONES BINARIAS. Julio Alberto Aguilar Schafer

PROBLEMAS TEMA 2. FASES y TRANSFORMACIONES DE FASE. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO

Tema 6 Diagramas de fase.

6. Diagramas de fases en aleaciones metálicas

Unidad6 ENDURECIMIENTO POR ALEACION. ALEACIONES CON SOLUBILIDAD PARCIAL EN ESTADO SOLIDO

DIAGRAMAS DE FASE. La base de todo el trabajo sobre los diagramas de equilibrio es la regla de fases de Willard Gibbs.

Hoja de problemas Tema 7

MATERIALES METALICOS 2do Ingeniería Mecánica. Diagramas de Equilibrio de Fases

Diagramas de Equilibrio de las Fases

Curso MT-1113 Ciencia de los Materiales TEMA 4: Microestructura y Propiedades

TEMA 3. DIAGRAMAS DE FASES BINARIOS

7.7 EL DIAGRAMA EQUILIBRIO DE FASES

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA COMPLEJO ACADEMICO EL SABINO UNIDAD CURRICULAR: CIENCIAS DE LOS MATERIALES UNIDAD IV:

Tema 4.- Solidificación y Difusión

Ciencia de Materiales, 4º curso, 2004/2005

EJERCICIOS DIAGRAMA DE FASES

Departamento de Ingeniería Metalúrgica Universidad de Santiago de Chile

DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO SOLIDIFICACIÓN_FASES_REGLA DE LA PALANCA Y DE LOS SEGMENTOS INVERSOS

¾ modelos que muestran las fases que deben existir en condiciones de equilibrio termodinámico. &RQFHSWRVIXQGDPHQWDOHV

FUNDICIONES. 2 a 4,5 % C 0,5 a 3,5 % Si 0,4 a 2 % Mn 0,01 a 0,2 % S 0,04 a 0,8 % P


5.- Describir la solubilidad del Carbono en el Hierro en función de la temperatura y de sus distintos estados alotrópicos.

Diagrama de fases hierro - carbono

MATERIA: TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II SOLUBILIDAD TOTAL EN ESTADO SÓLIDO Y EN ESTADO LÍQUIDO

Equilibrio de fases en sistemas binarios y ternarios

El punto "a" del diagrama de fases representa una aleación Cu-70% en peso de Ni a 1500 C.

PROBLEMAS TEMA 2 TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II

DIAGRAMAS DE FASE. Diagramas de Equilibrio

1. Diseño de tratamientos térmicos para los materiales 2. Algunas propiedades de los materiales dependen estrechamente de la

COBRE Y SUS ALEACIONES. Julio Alberto Aguilar Schafer

5b. DIAGRAMA HIERRO-CARBONO

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Vicerrectorado Académico

Aleaciones Metálicas

BLOQUE IV.- Materiales metálicos

Soluciones sólidas y equilibrio de fases

TITULACIÓN: Grado en Química. CENTRO: Facultad de Ciencias Experimentales CURSO ACADÉMICO: GUÍA DOCENTE

T9 LOS METALES FERROSOS

5. DIAGRAMAS DE FASES

Carrera : Ingeniería en Materiales SATCA

Importancia del hierro en la metalurgia

1. DISOLUCIONES SÓLIDAS. ALEACIONES.

Tema 5. Aleaciones metálicas. El sistema Fe-C.

TEMA VIII Materiales Metálicos

TEMA 9. TRANSFORMACIONES DE FASE Y TRATAMIENTOS TÉRMICOS EN ALEACIONES Fe-C

Materiales de Construcción

atmosférico es mayor; más aún, si las posibilidades de reciclado natural de mismo se reducen al disminuir los bosques y la vegetación en general.

3.- Con el diagrama de equilibrio Cu-Ni, haga el análisis de fases para una aleación del 50% de Cu a: 1400ºC, 1300ºC, 1200ºC 1100ºC.

UNIDAD V DIAGRAMAS DE FASE

UNE RAFAEL MARÍA BARALT PROGRAMA DE INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA INGENIERÍA EN MTTO MECÁNICO SOLIDIFICACIÓN. Elaborado por: Ing. Roger Chirinos.

TECNOLOGÍA DE MATERIALES SERIE DE EJERCICIOS No. 1 SEMESTRE

Porcentaje en átomos

DIAGRAMAS DE FASES O DE EQUILIBRIO

BLOQUE IV.- Materiales metálicos

Tema 15 Clasificación de los metales ferrosos.

b) Aplicar la regla de las fases a cada una de las regiones, líneas y puntos significativos y determina el número de grados de libertad existentes.

Tema 2. Diagramas de Equilibrio y TTT

TEMA 3: DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO 3.5. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO DE FASES

PRINCIPALES ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE LA FUNDICIÓN ESFEROIDAL

CARACTERÍSTICAS DEL ESTADO VÍTREO BAJO LA AMPLIA DENOMINACIÓN GENÉRICA DE VIDRIOS O DE CUERPOS VÍTREOS QUEDA COMPRENDIDA UNA GRAN VARIEDAD

TEMA 3: DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO

Materiales-G704/G742. Jesús Setién Marquínez Jose Antonio Casado del Prado Soraya Diego Cavia Carlos Thomas García. Lección 10.

06 Diagrama Fe-C. Año /09/ TRANSFORMACIONES EN ESTADO SÓLIDO DIAGRAMA Fe -C

XV- TRATAMIENTOS DE FUNDICIONES DE HIERRO

CAPÍTULO I FUNDICIONES GRISES

TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LOS ACEROS CONTENIDOS

CIENCIA DE LOS MATERIALES MT 1113 TEMA 3 DIAGRAMAS DE FASE

Departamento de Tecnologías 1 IES Valle del Sol. Selectividad 2015 SELECTIVIDAD 2014 SELECTIVIDAD 2013

Ejercicio 2. Au-Ag ; Al-Cu ; Al-Au ; U-W y Mo-Ta. Au Ag Al Cu U W Mo Ta Radio Atómico

GUÍA DE DISCUSIÓN DE CONCEPTOS Y PROBLEMAS. " DIAGRAMA Fe - Fe 3 C "

FASES Y TRANSFORMACIONES DE FASE. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO

Solidificación Diagramas de equilibrio

CONSTRUCCIÓN DEL DIAGRAMA Fe- C. FASES DEL FE PURO

Tema 2.- Estructura de la Materia

TEMA IV.- ALEACIONES DE HIERRO Y CARBONO

Capítulo 6. Aleaciones Aleaciones Ferrosas y No Ferrosas Reglas de Hume-Rotery Diagramas de fases

Problemas de diagramas de equilibrio

Estudio de polimorfismo en drogas farmacéuticas. Daniel Vega

ELIJA UNA DE LAS DOS OPCIONES A o B Y DESARROLLE CUATRO CUESTIONES DE LAS CINCO PROPUESTAS.

Fundiciones grises aleadas de alta resistencia

BLOQUE IV.- Materiales metálicos. Tema 10.- Fundiciones

MATERIALES INDUSTRIALES I. Capitulo 5 Aceros y Fundiciones

Los diagramas de equilibrio de fases son la representación gráfica de las condiciones termodinámicas de equilibrio de un sistema.

Unidad II Sistemas Dispersos Elaborado por: Q.F.B. Guadalupe Echeagaray Herrera

TRANSFORMACIONES EN ESTADO SOLIDO

TEMA 9: ALEACIONES. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO

Diagrama de fases Sn-Pb

Completar: Un sistema material homogéneo constituido por un solo componente se llama.

CAPÍTULO 6: ALEACIONES HIERRO - CARBONO (Diagrama Hierro - Carbono)

TEMA 3: ALEACIONES Fe-C, PROPIEDADES Y CLASIFICACIÓN. 2.- Formas de encontrar el carbono en las aleaciones férreas

TEMA 4. IMPERFECIONES EN SÓLIDOS

TEMA 2. FASES Y TRANSFORMACIONES DE FASES. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO.

TEMAS Noviembre Belén Molina Sánchez UNIVERSIDAD ANTONIO DE NEBRIJA ASIGNATURA: MATERIALES I

METALOGRAFÍA. Trabajo Especial PROFESORA TITULAR: Ing a. Tiracchia. JEFE DE TRABAJOS PRÁCTICOS: Ing. Fuchinecco. ALUMNO: Ruben Gutiérrez.

Primer nombre Segundo nombre Primer apellido Segundo apellido

Tema 7: Solubilidad. (Fundamentos de Química, Grado en Física) Equilibrio químico Enero Mayo, / 24

Tema 3: Diagramas de fases. Problemas resueltos

UNIVERSIDADES PÚBLICAS DE LA COMUNIDAD DE MADRID MATERIA: TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II

INTERPRETACIÓN DE UN DIAGRAMA BINARIO DE FASES AL EQUILIBRIO SENCILLO

Tema 3: Materiales metálicos siderúrgicos.

Transcripción:

BLOQUE II.- ESTRUCTURA Tema 5.- Diagramas de Equilibrio de Fases * William F. Smith Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales. Tercera Edición. Ed. Mc-Graw Hill * James F. Shackerlford Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros. Cuarta edición. Ed. Prentice Hall (1998) 1

Objetivos Comprender que son los diagramas y su significado. Aplicar la regla de las fases y regla de la palanca Determinación de las fases Tipos de diagramas binarios: Solubilidad total en fase sólida Solubilidad parcial en fase sólida Identificación de los puntos invariantes: Punto eutéctico Punto eutectoide Punto peritéctico 2

Interés? Representaciones gráficas- a varias temperaturas, presiones y composiciones) En condiciones de equilibrio: Enfriamientos muy lentos 1. Fases existentes a diferentes composiciones y temperaturas 2. Composición de cada fase 3. Temperatura de transformación 4. Solubilidad de un componente en estado sólido o líquido 5. Microestructura Propiedades finales 3

qué significa? Acero eutectoide: Perlita (ferrita-α y cementita (Fe 3 C) Acero hipoeutectoide: Ferrita proeutectoide y Perlita (ferrita-α y cementita (Fe 3 C) 4

Ejemplos (I): Microestructuras Ferrita Con este nombre se designa a la solución sólida alfa, la cual es una solución sólida intersticial de carbono en Fe-α (BCC). Esta estructura es la más blanda de todas las que aparecen en el diagrama binario. Perlita Compuesto laminar formado por láminas alternadas de ferrita y de cementita, (propiedades mecánicas intermedias) 5

Conceptos generales Aleación: material metálico constituido por la adición de un metal de uno o más elementos Componente: elementos que constituyen una aleación. Fase: porción homogénea de un sistema con características físicas y químicas uniformes. Límite de Solubilidad: concentración máxima de soluto en un anfitrión para formar Sol.Sol. ( Sol. Sol. es única fase). Equilibrio: condiciones de T, P, composición que producen una mínima Energía de Gibbs, G. 6

Tipos de Reacciones Invariantes Reacción Eutéctica: transformación de un líquido L con la composición eutéctica en dos fases sólidas durante el enfriamiento L ( eutéctico ) enfriamien to α + β Reacción Eutectoide: transformación de un sólido γ eutéctoide en dos fases sólidas durante el enfriamiento γ (eutectoide ) enfriamien to α + β con la composición Reacción Peritéctica: transformación de un sólido β y un líquido en un sólido inicial α durante el enfriamiento L + enfriamien to β α 7

Tipos de Reacciones otras definiciones: Punto de Fusión Congruente: un compuesto sólido al ser calentado mantiene su composición hasta el punto de fusión Punto de Fusión Incongruente: un compuesto sólido al ser calentado sufre reacciones peritécticas en un líquido y en una fase sólida. 8

Reglas de las fases Regla de las fases de Gibbs: identifica el nº micróscopicas que coexisten en equilibrio asociadas a una condición de estado (T, P y composición dadas) F +L = C + 2 F: número que coexisten L: número de grados de libertad/variables independientes que se pueden modificar sin alterar el estado de la fase o de las fases en equilibrio C: número de componentes del sistema (Ej: elemento, compuestos estequiométricos) Como generalmente los diag. son a P : cte=1atm F +L = C + 1 F +L = C + 1 9

Diagramas Sustancias Puras H 2 O Carbon Both from Phase Diagrams for Ceramists, Vol. 1, American Ceramic Society, 1964 Sistema 2 o más componentes Diagramas Binarios Diagramas Ternarios 10

Diagrama de Fases: Vainilla-Chocolate 12

Diagramas Ternarios Fase I Fase II Fase III 13

Regla de la Palanca: Fracción en peso En zonas bifásicas: Liquido Liq- + α W L = C C α α C C o L Fase α W α = C C o α C C L L A Cl Co Cα B 14

Diagramas Binarios Mezcla de 2 componentes (A y B) Dependiendo de la Solubilidad en estado sólido: Sist. Binario con Solubilidad TOTAL: Sistema Isomorfo (Regla de Hume-Rothery) Sist. Binario con Solubilidad PARCIAL Sist. Binario con Insolubilidad TOTAL Se representa P o T frente a composición Diagramas Eutécticos Fracción Molar: (0-1) X A = moles moles + A A moles B Porcentaje en Peso: (0-100) W A % Wt ( A ) = 100 W A + W B 15

Solubilidad Total en Estado sólido Línea Líquidus Temperatura fusión de A (puro) Líquido L + α α (Solución Sólida) Temperatura fusión de B (puro) Línea Sólidus Composición Hay tres zonas diferentes: 2 regiones monofásicas L (liquido): única fase líquida (A y B son completamente solubles) α : única fase sólida: Sol. Sól. Con una estuct. cristalina definida (A y B son completamente solubles) 1 región bifásica (coexistencia de dos fases: sólida + líquida) L + α 16

Diag. Solubilidad Total: Sistema Cu-Ni (I) 17

Diag. Solubilidad Total: Sistema Cu-Ni (II) 18

Diag. Solubilidad Total: Sistema Cu-Ni (III) Diagrama Ni-Cu (Solubilidad total: aleación isomórfica) Enfriamiento lento desde 1300 hasta 1100ºC Punto a) todo líquido (composición L=35% Ni y 65% Cu) Punto b) Corte con la línea Liquidus Aparición α (1250ºC) Composición : L=35% Ni y 65% Cu α=49% Ni y 51% Cu Punto c) Región bifásica L+α (1250ºC) Composición : L=30% Ni y 70% Cu Punto d) Corte con la línea Sólidus desaparición L α=43% Ni y 57% Cu (1220ºC) Composición : L=23% Ni y 77% Cu α=35% Ni y 65% Cu Punto e) todo sólido α (composición α=35% Ni y 65% Cu) 19

Diag. Eutéctico con Insolubilidad Total Temperatura L + A Líquidus L + B Sólidus Temperatura Eutéctica A + B A Composición Eutéctica Composición B 20

Diag. Eutéctico con Solubilidad Parcial Temperatura α L + α Composiciones hipoeutécticas L Composiciones hipereutécticas L + β α + β Temperatura Eutéctica β A Composición Eutéctica n zonas de SS próximas a los extremos: α: SS con igual estruct. crist. que A β: SS con igual estrct. crist. que B B En la zona central, n dos fases sólidas presentes: α Y β 21

Diag. Solubilidad Parcial: Cu-Ag (I) Monofásicas: L, α, β Bifásicas: α+β, α+l, β+l Punto Eutéctico (T=780ºC ): E (71.9% Ag y 28.1% Cu) Líneas: Líquidus, Sólidus y Solvus 22

Diag. Solubilidad parcial: Pb-Sn Regiones: α +L 61.9% L +β Monofásicas: L, α, β Bifásicas: α+β, α+l, β+l α +β Punto Eutéctico: E (61.9% Ag y 38.1% Cu) T=183ºC Líneas: Líquidus, Sólidus y Solvus 23

Diag. Solubilidad parcial: Pb-Sn (II) entre componente puro y la máxima solubilidad sólida a temp. ambiente Punto a: todo líquido (2% Sn y 98% Pb) Punto b: Corte con la línea líquidus. Aparece α fase L: 3% Sn y 97% Pb fase α: 1% Sn y 99% Pb Punto c: fase α 24

Diag. Solubilidad parcial: Pb-Sn (III) Enfriamiento lento desde 200ºC hasta T.amb. Aleación 1 (Composición Eutéctica : 61.9% Sn y 38.1% Pb) T>183ºC, todo líquido T=183ºC (T E ) todo el líquido solidifica L(61.9% Sn) α(19.2% Sn)+β(97.5% Sn) Microestructura: láminas alternadas de las fases α y β T<183ºC, mezcla : α+ β, en láminas alternadas 25

Diag. Solubilidad parcial: Pb-Sn (IV) Enfriamiento lento desde 300ºC hasta T.amb. para una aleación de composición C 4 Punto j: Todo líquido Punto K: fase L (45% Sn y 55% Pb) fase α-proeutéctica (18% Sn) Punto l: fase L (58% Sn y 42% Cu) fase α- proeutéctica (19% Sn) Punto m : fase α-proeutéctica (partículas de α ) fase eutéctica: mezcla de α+β (láminas alternadas de α y β) 26

Diagramas más complejos Reacciones Eutectoide Compuesto Intermetálico Reacciones Peritécticas 27

Actividades auto-aprendizaje 1. Buscar páginas WEB donde haya información de diagramas binarios (buscar al menos tres) 2. Buscar y explicar (identificando los puntos invariantes) un ejemplo de cada uno de los tres tipos de diagramas binarios: 1. Solubilidad total en estado sólido 2. Solubilidad parcial en estado sólido 3. Insolubilidad total en estado sólido 3. Qué son los diagramas ternarios?. Explica un ejemplo. 28