mt-2511 solidificación y diagramas de fase (1)

8/17/2019 MT-2511 Solidificación Y Diagramas de Fase (1)

1/47

¿Por qué estudiar diagramas de fase?¿Por qué estudiar diagramas de fase?

1. Diseño de tratamientos térmicos para los materiales

2. Algunas propiedades de los materiales dependen estrechamente de la.

3. A pesar de que los diagramas de fase muestran las fases presentesen condiciones de equilibrio, en muchos casos las propiedades

esea as se cons guen en con c ones e no-equ r o.

Información disponible en los diagramas de faseInformación disponible en los diagramas de fase

Conocida la composición y temperatura de equilibrio, al menos hay tres clases deinformación disponible:

• Fases presentes.

• Composición de las fases presentes

Prof. Edda Rodríguez

• Cantidad relativa (porcentajes o fracciones) de las fases presentes


2/47

SOLUCIONES SÓLIDASSOLUCIONES SÓLIDAS

Es una combinación de dos o mas elementos, uno de los cuales actúa como solvente(normalmente el que esta en mayor cantidad) y los demás son denominados solutos.

Tiene características físicas, químicas y mecánicas bien definidas, además de un aspecto

homogéneo.

LaLa mayor mayor parteparte dede loslos metalesmetales dede ingeniería,ingeniería, estánestáncom na oscom na os concon o roso ros me a esme a es oo nono me a esme a es paraparaconseguir conseguir mejoresmejores propiedadespropiedades mecánicas,mecánicas, mayor mayor resistenciaresistencia aa lala CorrosionCorrosion uu otrasotras propiedadespropiedades dedeinterésinterés..

ALEACIONALEACION METALICAMETALICA:: MezclaMezcla dede dosdos oo masmasmetalesmetales oo unun metalmetal (metales)(metales) yy unun nono metalmetal (no(nometales)metales)..

SOLUCIONSOLUCION SÓLIDASÓLIDA:: EsEs unun sólidosólido queque constaconsta dede dosdosoo masmas elementoselementos queque estánestán dispersosdispersos atómicamenteatómicamenteformandoformando unauna únicaúnica estructuraestructura.. HayHay dosdos tipostipos tipostipos dede


..


3/47

ESTRUCTURAS GENERALES DE LAS SOLUCIONES SÓLIDASESTRUCTURAS GENERALES DE LAS SOLUCIONES SÓLIDAS

Una solución sólida puede existir a lo largo de un cierto intervalo de composición ytemperatura y para cualquier composición y temperatura del mismo.

e gua orma sus prop e a es s cas y qu m cas y as cons an es re cu ares,

experimentan muy poca variación dentro del intervalo de composición.

Puede darse::. m os e emen os comp e amen e m sc es o so u es: aso e una

solución sólida cuyo rango de existencia va desde la composición de un metalpuro hasta la del otro.

2. Soluciones primarias o terminales. Caso en que los intervalos de existenciason m a os y cuan o uno e os m es o cons uye e me a puro en onces asolución es denominada primaria o terminal.

3. Soluciones sólidas secundarias. Existencia de soluciones sólidas paraconcentraciones más elevadas que la del elemento añadido y cuyos intervalos

e omogene a no a arcan as a e componen e puro.4. Compuestos Intermetalicos. Formaciones a una determinada composición oun rango muy pequeño de composición.



4/47

SOLUCIONES SÓLIDASSOLUCIONES SÓLIDAS



5/47

CARACTERÍSTICAS DE LOS ÁTOMOS PARA QUE TENGA LUGAR LACARACTERÍSTICAS DE LOS ÁTOMOS PARA QUE TENGA LUGAR LAMISCIBILIDAD TOTAL EN LAS SOLUCIONESMISCIBILIDAD TOTAL EN LAS SOLUCIONES

REGLASREGLAS DEDE HUMEHUME ROTHERYROTHERY ParaPara queque tengatenga lugar lugar unauna miscibilidadmiscibilidad totaltotal enen laslassolucionessoluciones sólidassólidas metálicas,metálicas, loslos dosdos metalesmetales debendeben ser ser bastantesbastantes similaressimilares.. CondicionesCondicionesqueque favorecenfavorecen unauna grangran solubilidadsolubilidad dede unun elementoelemento aa otrootro..

1.1. LaLa diferenciadiferencia entreentre loslos radiosradios atómicosatómicos debendeben ser ser inferior inferior alal 1515%%.. DeDe lolo contrariocontrarioloslos átomosátomos dede solutosoluto crearancrearan unauna distorsióndistorsión enen lala redred yy sese formaráformará unauna nuevanueva fasefase..

2.2. LosLos dosdos metalesmetales debendeben tener tener lala mismamisma estructuraestructura cristalinacristalina..3.3. LaLa electronegatividadelectronegatividad (capacidad(capacidad deldel átomoátomo parapara atraer atraer unun electrón)electrón) debedebe ser ser

similar similar dede lolo contrariocontrario mayor mayor seráserá lala tendenciatendencia dede queque formeforme unun compuestocompuestointermetálicointermetálico..

4.4. LaLa valenciavalencia debierandebieran tener tener lala mismamisma valenciavalencia ser ser lala mismamisma..DeDe mantenersemantenerse loslos otrosotros factoresfactores igualesiguales unun metalmetal tienetiene masmas tendenciatendencia dede disolver disolver otrootro metalmetal dede valenciavalencia mayor mayor queque unouno dede menor menor valenciavalencia..



6/47

SOLUCIONES SÓLIDAS SUSTITUCIONALESSOLUCIONES SÓLIDAS SUSTITUCIONALES

SOLUCION SÓLIDASOLUCION SÓLIDASUSTITUCIONALSUSTITUCIONAL::

,,

largo de un plano (100). Se trata delargo de un plano (100). Se trata deuna solución sólida sustitucional en launa solución sólida sustitucional en laque átomos de Níquel han sidoque átomos de Níquel han sido

posiciones de la red FCC.posiciones de la red FCC.Esta configuración se presentaEsta configuración se presenta

cuando el tamaño de los átomos nocuando el tamaño de los átomos no..

Características:Características:Estructuras FCCEstructuras FCCElectronegatividades: Cu 1.9 / 1.8 NiElectronegatividades: Cu 1.9 / 1.8 Ni

. .. .Valencia Cu +1 /Ni+2Valencia Cu +1 /Ni+2



7/47


8/47

SOLUCIONES SÓLIDAS INTERSTICIALESSOLUCIONES SÓLIDAS INTERSTICIALES

SOLUCIONES SÓLIDASINTERSTICIALES:

ATOMOS DE SOLUTO SESITUAN EN LOS ESPACIOS QUEHAY ENTRE LOS ATOMOS DE

.ESPACIOS O HUECOS SEDENOMINAN INTERSTICIOS.

ESTAS SE FORMAN CUANDOUN ATOMO ES MAYOR QUEOTRO.

SOLUCION SÓLIDA INTERSTICIAL DE C EN HIERRO γFCC ESTABLE ENTRE 912 Y 1394ºC. EL RADIOATOMICO DEL Fe 0,129 nm MIENTRAS QUE EL C 0.075nm. MAXIMA SOLUBILIDAD 2.08%C.

EJEMPL DE AT M UEPUEDEN FORMAR SOLUCIONESSÓLIDAS INTERSTICIALESDEBIDO A SU PEQUEÑO

SOLUCION SÓLIDA INTERTICIAL DE C EN HIERRO αBCC. EL RADIO DEL MAYOR HUECO INTERTICIAL ESDE 0.036 Y POR DEBAJO DE 723ªC SOLO ES POSIBLEDISOLVER UN 0.025% DE CARBONO.ATOMICO DEL Fe


: , , , . 0,129 nm MIENTRAS QUE EL C 0.075nm. α


9/47

CONSTITUCION DE ALEACIONESCONSTITUCION DE ALEACIONES

UnaUna aleaciónaleación eses unauna sustanciasustancia queque estáestá constituidaconstituida por por dosdos oomásmás elementoselementos químicos,químicos, dede loslos cualescuales por por lolo menosmenos unouno eses

ALEACIONALEACION

unun me a ,me a , por por oo queque unauna a eac na eac n presen apresen a prop e a esprop e a es

metálicasmetálicas..

LasLas aleacionesaleaciones puedenpueden ser ser homogéneashomogéneas oo mezclasmezclas.. LasLasaleacionesaleaciones homo éneashomo éneas sonson a uellasa uellas ueue estánestán constituidasconstituidaspor por unauna solasola fase,fase, mientrasmientras queque laslas mezclasmezclas sonson unaunacombinacióncombinación dede variasvarias fasesfases..

AlgunosAlgunos metalesmetales sonson alotrópicosalotrópicos enen elel estadoestado sólido,sólido, por por lolo quequetendrántendrán diferentesdiferentes fasesfases sólidassólidas.. CuandoCuando unun metalmetal sufresufre ununcambiocambio enen susu estructuraestructura cristalina,cristalina, experimentaexperimenta unun cambiocambio dede

ase,ase, yaya queque ca aca a popo ee es ruc uraes ruc ura eses s camen es camen e s n as n a..

EnEn elel estadoestado sólidosólido existenexisten trestres fasesfases posiblesposibles::a)a) DeDe metalmetal puropurobb DeDe aleaciónaleación intermediaintermedia oo com uestocom uesto


c)c) DeDe soluciónsolución sólidasólida..


10/47

METAL PUROMETAL PURO

UnUn metalmetal puropuro solidificasolidifica aa unauna temperaturatemperatura constanteconstantequeque constituyeconstituye susu puntopunto dede fusiónfusión.. ElEl procesoproceso ocurreocurreenen unun tiempotiempo determinadodeterminado comocomo sese muestramuestra enen unaunacurvacurva dede enfriamientoenfriamiento..

1.1. Por Por lala acciónacción refrigeranterefrigerante dede lala paredpared deldel molde,molde, seseformaforma unauna delgadadelgada películapelícula inicialinicial dede metalmetal sólidosólido enen lalaparedpared inmediatamenteinmediatamente despuésdespués deldel vaciadovaciado.. ElElespesor espesor ee es aes a pe cu ape cu a aumen aaumen a orman oorman o unauna cos racos raalrededor alrededor deldel metalmetal fundidofundido creciendocreciendo haciahacia elel centrocentrodede lala cavidadcavidad.. LosLos granosgranos sonson finosfinos equiaxialesequiaxiales yy

orientadosorientados aleatoriamentealeatoriamente..

1.1. AlAl continuar continuar elel enfriamientoenfriamiento sese formanforman másmás granosgranos yyelel crecimientocrecimiento ocurreocurre enen direccionesdirecciones alejadasalejadas dede lalatransferenciatransferencia dede calor calor.. ElEl calor calor sese transfieretransfiere aa travéstravés dedelala costracostra yy lala paredpared deldel moldemolde creciendocreciendo loslos granosgranos

urva e en r am en o para un me a purourva e en r am en o para un me a purodurante la fundicióndurante la fundición

ramasramas lateraleslaterales queque crecencrecen yy sese formanforman ramasramasadicionalesadicionales enen ángulosángulos rectosrectos concon laslas primerasprimeras.. EsteEstesese denominadenomina crecimientocrecimiento dendríticodendrítico deldel granograno.. EstosEstosgranosgranos adoptanadoptan unauna orientaciónorientación preferencialpreferencial siendosiendo

EstructuraEstructurametalograficametalograficacaracterísticacaracterística


gruesosgruesos alineándosealineándose enen formaforma dede granosgranos columnarescolumnareshaciahacia elel centrocentro dede lala fundiciónfundición..

de un metalde un metalpuro.puro.


11/47

ALEACION INTERMEDIA O COMPUESTOALEACION INTERMEDIA O COMPUESTO

únicaúnica.. ElEl rangorango exactoexacto dependedepende deldel sistemasistema dede aleaciónaleación yy dede susu composicióncomposición particular particular..LaLa solidificaciónsolidificación ocurreocurre dede lala siguientesiguiente formaforma::

•• ConformeConforme desciendedesciende lala temperatura,temperatura, comienzacomienza lala solidificaciónsolidificación enen lala línealínea liquidusliquidus yy sese completacompletacuandocuando sese alcanzaalcanza lala solidussolidus.. AquíAquí sese formaforma unauna delgadadelgada películapelícula enen lala paredpared deldel moldemolde por por unun altoalto

gradientegradiente dede temperaturatemperatura enen estaesta superficiesuperficie..

•• LaLa solidificaciónsolidificación continuacontinua mediantemediante lala formaciónformación dede dendritasdendritas alejadasalejadas dede laslas paredesparedes..

•• Por Por lala propagaciónpropagación dede lala temperaturatemperatura entreentre liquidusliquidus yy solidussolidus sese formaforma unauna zonazona dondedonde elel metalmetalsólidosólido yy liquidoliquido coexistencoexisten llamadallamada zonazona blandablanda.. EstoEsto sese debedebe aa lala lentalenta transferenciatransferencia dede calor calor fuerafueradeldel metalmetal calientecaliente

Estructura metalográficaEstructura metalográfica

característica decaracterística de

fundición para unafundición para una


a eac n.a eac n.


12/47

SOLIDIFICACIÓNSOLIDIFICACIÓN



13/47

DIAGRAMAS DE FASEDIAGRAMAS DE FASE

EsEs cualquier cualquier representaciónrepresentación gráficagráfica dede laslas variablesvariables dede estadoestado asociadosasociados concon laslasmicroestructurasmicroestructuras.. ModeloModelo regular regular dede trestres dimensionesdimensiones dede átomosátomos oo ionesiones enen elel espacioespacio..

•• agramasagramas nar osnar os:: s emass emas ee osos componen escomponen es

••DiagramasDiagramas TernariosTernarios:: SistemasSistemas dede trestres componentescomponentes

DiagramaDiagrama dede fasesfases binariobinario quequemuestranmuestran unun casocaso dede solubilidadsolubilidadtotaltotal enen estadoestado sólidosólido.. ElEl campocampodede lala fasefase líquidalíquida sese identificaidentificamediantemediante unauna LL yy lala soluciónsoluciónsolidasolida mediantemediante SSSS.. LaLa regiónregióndondedonde coexistencoexisten laslas dosdos fasesfases

estaesta referenciadareferenciada por por L+SSL+SS



14/47

DIAGRAMAS DE FASE ISOMORFOSDIAGRAMAS DE FASE ISOMORFOS



15/47

TIPO I: SOLUBILIDAD TOTAL EN ESTADO SÓLIDO.TIPO I: SOLUBILIDAD TOTAL EN ESTADO SÓLIDO.

LaLa composicióncomposición dede cadacada fasefase sese estableceestablecedede lala siguientesiguiente formaforma::LaLa línealínea horizontalhorizontal (línea(línea dede temperaturatemperatura

estadoestado cortacorta tantotanto aa lala línealínea dede líquiduslíquiduscomocomo lala dede solidussolidus..LaLa composicióncomposición dede lala fasefase líquidalíquida vieneviene

línealínea líquiduslíquidus yy lala dede lala fasefase sólidasólida vienevienedadadada por por elel puntopunto dede intersecciónintersección concon lala

línealínea sólidussólidus..

LasLas composicionescomposiciones dede laslas fasesfases enen elel interior interior dedeunauna regiónregión dede dosdos fasesfases sese determinarandeterminaranmediantemediante unauna línealínea dede temperaturatemperatura constanteconstante

VariasVarias microestructurasmicroestructuras característicascaracterísticas dede distintasdistintasregionesregiones deldel diagramadiagrama dede fasesfases concon solubilidadsolubilidadtotaltotal enen estadoestado sólidasólida..



16/47

TIPO I: SOLUBILIDAD TOTAL EN ESTADO SÓLIDOTIPO I: SOLUBILIDAD TOTAL EN ESTADO SÓLIDO.

DiagramaDiagrama binariobinario enen loslos queque loslos dosdos componentescomponentessonson completamentecompletamente solublessolubles entreentre sísí tantotanto enen estadoestadosólidosólido comocomo enen estadoestado líquidolíquido.. EnEn elel diagramadiagramadestacadestaca::

SeSe indicanindican loslos puntospuntos dede fusiónfusión correspondientescorrespondientes aaloslos dosdos componentescomponentes purospuros AA yy BB..

AA temperaturastemperaturas relativamenterelativamente altasaltas cualquier cualquier composicióncomposición habráhabrá fundidofundido completamentecompletamente parapara dar dar lugar lugar aa unun campocampo dede fasefase líquida,líquida, regiónregión marcadamarcadaconcon LL..

correspondientecorrespondiente aa unauna únicaúnica fasefase dede soluciónsolución sólidasólidaqueque sese señalaseñala comocomo SSSS..

EntreEntre loslos dosdos camposcampos correspondientescorrespondientes aa unauna solasola

fasefase sese encuentraencuentra unauna regiónregión dede dosdos fasesfases queque seseindicaindica comocomo LL ++ SSSS.. ElEl límitelímite superior superior reciberecibe elelnombrenombre dede líquiduslíquidus yy elel límitelímite inferior inferior sólidussólidus..


regiónregión dede dosdos fasesfases sese determinadetermina mediantemediante unauna línealíneadede temperaturatemperatura constanteconstante..


17/47



18/47



19/47

TIPO II: DIAGRAMA EUTÉCTICO CON INSOLUBILIDAD TOTAL ENTIPO II: DIAGRAMA EUTÉCTICO CON INSOLUBILIDAD TOTAL ENESTADO SÓLIDO.ESTADO SÓLIDO.

1.1. AA tem eraturastem eraturas relativamenterelativamente ba asba as

existeexiste unauna zonazona dede coexistenciacoexistencia dede dosdosfasesfases parapara loslos sólidossólidos purospuros AA yy BB..

2.2. ElEl sólidussólidus eses unauna línealínea horizontalhorizontal ueue

MicroestructurasMicroestructuras característicascaracterísticas dededistintasdistintas regionesregiones dede unun diagramadiagrama dedefasesfases eutécticoeutéctico binariobinario conconinsolubilidadinsolubilidad totaltotal..


sese correspondecorresponde concon lala temperaturatemperatura dedelala euctécticaeuctéctica..


20/47

TIPO II: DIAGRAMA EUTÉCTICO CON INSOLUBILIDAD TOTAL ENTIPO II: DIAGRAMA EUTÉCTICO CON INSOLUBILIDAD TOTAL ENESTADO SÓLIDO.ESTADO SÓLIDO.

AA medidamedida queque sese agregaagrega BB enen A,A, lala temperaturatemperatura parapara elelcomienzocomienzo dede lala solidificaciónsolidificación disminuyedisminuye.. LoLo mismomismo ocurreocurreaa medidamedida queque sese agregaagrega AA enen BB..

AhoraAhora comocomo cadacada metalmetal disminuyedisminuye susu puntopunto dede

solidificaciónsolidificación (línea(línea líquidus)líquidus) debedebe mostrar mostrar unun mínimomínimo..

EstoEsto lolo señalaseñala lala línealínea queque muestramuestra unun mínimomínimo enen elel,, ,,

composicióncomposición eutécticaeutéctica..

AA temperaturastemperaturas relativamenterelativamente bajasbajas existeexiste unauna zonazona dedecoexistenciacoexistencia dede dosdos fasesfases parapara loslos sólidossólidos purospuros AA yy BB..

ElEl sólidussólidus eses unauna línealínea horizontalhorizontal queque sese correspondecorresponde conconlala temperaturatemperatura dede lala euctécticaeuctéctica..

ElEl dia ramadia rama estaesta formadoformado or or cuatrocuatro áreasáreas .. ElEl áreaárea

superior superior dede lala línealínea líquiduslíquidus eses unauna soluciónsolución liquidaliquidahomogéneahomogénea dede unauna solasola fase,fase, yaya queque loslos dosdos metalesmetales sonsonsolublessolubles enen elel estadoestado líquidolíquido.. LasLas áreasáreas restantesrestantes sonson dededosdos fases,fases, cadacada áreaárea estaesta limitadalimitada aa lolo largolargo dede unauna línealínea

ComoComo loslos dosdos metalesmetales sonson completamentecompletamenteinsolublesinsolubles enen elel estadoestado sólido,sólido, cuandocuando lalasolidificaciónsolidificación comienza,comienza, elel únicoúnico sólidosólido quequesese uedeuede formar formar eses unun metalmetal urouro.. TambiénTambién


or zon aor zon a por por asesases s mp ess mp es..cuandocuando cadacada aleaciónaleación estaesta completamentecompletamentesolidificada,solidificada, debedebe ser ser unauna mezclamezcla dede dosdos

metalesmetales purospuros..


21/47

TIPO III:TIPO III: DIAGRAMA EUTÉCTICO CON SOLUBILIDAD PARCIAL ENDIAGRAMA EUTÉCTICO CON SOLUBILIDAD PARCIAL ENESTADO SÓLIDOESTADO SÓLIDO

EnEn laslas aleacionesaleaciones dede esteeste sistema,sistema, loslos cristalescristalesdede AA puropuro yy dede BB puropuro nuncanunca solidifican,solidifican, sinosino quequesiempresiempre solidificansolidifican enen unauna mezclamezcla dede solucionessoluciones..AsíAsí sese marcanmarcan laslas áreasáreas dede lala dosdos fasesfases dedesoluciónsolución sólida,sólida, αα (alfa)(alfa) yy ββ (beta)(beta)..

EstasEstas fasesfases presentanpresentan estructurasestructuras cristalinascristalinasdistintasdistintas.. EnEn cualquieracualquiera dede loslos casos,casos, lala

componentecomponente AA yy lala dede ββ seráserá lala deldel componentecomponenteBB.. EstasEstas solucionessoluciones sólidassólidas próximaspróximas aa loslos ejesejessese conocenconocen comocomo solucionessoluciones sólidassólidas terminalesterminales..

LasLas áreasáreas restantesrestantes dede dosdos fasesfases sese puedenpuedenmarcar marcar ahoraahora comocomo líquido+líquido+αα,, líquido+líquido+ββ yy αα++ββ..

LaLa transformacióntransformación durantedurante elel enfriamientoenfriamiento dede ununlí uidolí uido concon lala com osicióncom osición eutécticaeutéctica enen dosdos

fasesfases sólidassólidas concon unauna microestructuramicroestructuracaracterizadacaracterizada por por unun tamañotamaño dede granogranorelativamenterelativamente finofino puedepuede ser ser consideradaconsiderada comocomounun tipotipo dede reacciónreacción químicaquímica..


LaLa reacciónreacción eutécticaeutéctica sese puedepuede escribir escribir comocomo::LL (eutéctico)(eutéctico)

++


22/47



23/47



24/47



25/47



26/47



27/47



28/47



29/47



30/47



31/47

TIPO IV:TIPO IV: DIAGRAMA EUTECTOIDEDIAGRAMA EUTECTOIDE

LaLa reacciónreacción eutectoideeutectoide sese puedepuede escribir escribir comocomo::

γ

(eutectoide)(eutectoide)

++

EsteEste diagramadiagrama dede fasesfases eutectoideeutectoidecontienecontiene tantotanto unauna reacciónreacción eutécticaeutécticacomocomo susu análogaanáloga enen estadoestado sólida,sólida, unaunareacciónreacción eutectoideeutectoide..


Microestructuras representativas delMicroestructuras representativas deldiagrama eutectoidediagrama eutectoide


32/47

TIPO V:TIPO V: FORMACIÓN DE UNA FASE INTERMEDIA DE FUSIÓNFORMACIÓN DE UNA FASE INTERMEDIA DE FUSIÓNCONGRUENTE.CONGRUENTE.

CuandoCuando unauna fasefase cambiacambia enen otraotra isotérmicamenteisotérmicamente yy sinsinningunaninguna modificaciónmodificación enen composicióncomposición química,química, sese dicedice queque esesunun cambiocambio dede fasefase congruentecongruente oo unauna transformacióntransformacióncongruentecongruente..

LasLas fasesfases intermediasintermedias sese llamanllaman asíasí porqueporque sonson únicasúnicas yy sese

presentanpresentan entreentre laslas fasesfases terminalesterminales enen unun diagramadiagrama dede fasefase..

Cualquier Cualquier fasefase intermediaintermedia puedepuede tratarsetratarse comocomo otrootrocomponentecomponente enen unun diagramadiagrama dede fasefase.. SiSi lala fasefase intermediaintermediatienetiene unun reducidoreducido intervalointervalo dede composición,composición, comocomo sucedesucede enenloslos compuestoscompuestos intermetálicosintermetálicos yy loslos compuestoscompuestos intersticiales,intersticiales,

entoncesentonces sese representerepresente enen elel diagramadiagrama comocomo unauna línealínea..

EnEn lala figurafigura ,, sese muestramuestra lala fasefase intermediaintermedia dede lala aleaciónaleacióncomocomo unauna línealínea verticalvertical.. DadoDado queque unun compuestocompuesto sese indicaindicacomocomo ABAB..

ElEl sistemasistema AA--BB puedepuede separarsesepararse enen dosdos partespartesindependientes,independientes, unauna muestramuestra laslas aleacionesaleaciones entreentre AA yy elelcompuestocompuesto AB,AB, yy otraotra entreentre ABAB yy BB..



33/47

TIPO V:TIPO V: FORMACIÓN DE UNA FASE INTERMEDIA DE FUSIÓNFORMACIÓN DE UNA FASE INTERMEDIA DE FUSIÓNCONGRUENTECONGRUENTE.

LaLa reacciónreacción peritécticaperitéctica sese puedepuede escribir escribir comocomo::

ABAB LL ++ BB

Microestructuras re resentativas delMicroestructuras re resentativas del


diagrama eutectoidediagrama eutectoide


34/47

COMPOSICION QUIMICA Y CANTIDADES RELATIVAS DE CADACOMPOSICION QUIMICA Y CANTIDADES RELATIVAS DE CADAFASEFASE

EVOLUCIONEVOLUCION DEDE LALA MICROESTRUCTURAMICROESTRUCTURADURANTEDURANTE ELEL ENFRIAMIENTOENFRIAMIENTO LENTOLENTO DEDEUNAUNA COMPOSICIONCOMPOSICION EUTÉCTICAEUTÉCTICA

EVOLUCIONEVOLUCION DEDE LALA MICROESTRUCTURAMICROESTRUCTURADURANTEDURANTE ELEL ENFRIAMIENTOENFRIAMIENTO LENTOLENTO DEDEUNAUNA COMPOSICIONCOMPOSICION 5050%% AA ,, 5050%% BB ENEN UNUNDIAGRAMADIAGRAMA DEDE FASESFASES CONCON SOLUBILIDADSOLUBILIDADTOTALTOTAL ENEN ESTADOESTADO SÓLIDOSÓLIDO..



35/47

EVOLUCION DE LA MICROESTRUCTURA DURANTE ELVOLUCION DE LA MICROESTRUCTURA DURANTE EL

ENFRIAMIENTO LENTO DE UNA COMPOSICION EUTECTICANFRIAMIENTO LENTO DE UNA COMPOSICION EUTECTICA



36/47

SISTEMA FeSISTEMA Fe--CC

CARACTER STICAS IMPORTANTES:

La Temperatura a que tienen lugar los cambiosalotrópicos en el hierro está influida por los

,importante es el Carbono.

En el siguiente diagrama se muestra la porción deinterés del Sistema de Aleación Hierro-Carbono.

s a es a par e en re erro puro y un componen eintersticial, carburo de hierro Fe 3 C que contiene6,67 % de Carbono por peso.

El Carburo de Hierro se llama fase metaestable aque es un hecho que el componente carburo dehierro se descompondrá en Hierro y Carbono(Grafito), lo cual tomará un tiempo muy largo atemperatura ambiente, y aún a 1300 ºF tarda varios

.

Ahora bien aunque representa condicionesmetaestables, puede considerarse representante decambios en equilibrio, bajo condiciones de


enfriamiento y calentamiento relativamente lentas.


37/47

SISTEMA FeSISTEMA Fe--FeFe33CCCARACTERÍSTICAS IMPORTANTES:

ferrita , austenita γ cementita Fe3 C y ferrita δ.FerritaFerrita 1.1. SoluciónSolución SólidaSólida IntersticialIntersticial dede CC enen FeFe αα (b(b..cc..cc..))..2.2. SolubilidadSolubilidad máximamáxima enen estadoestado sólidosólido deldel 00,,02180218 %% CC aa

727727 ºCºC yy disminuyedisminuye aa 00..005005 %% aa 00 ºCºC..3.3. EsEs lala estructuraestructura másmás suavesuave deldel diagramadiagrama..Austenita γ1.1. SoluciónSolución SólidaSólida IntersticialIntersticial dede CC enen FeFe γγ (f (f..cc..cc..))..

..deldel 22..1111 %% CC aa 11481148ºCºC yy disminuyedisminuye aa unun 00..88 %% aa 726726ºCºC

3.3. GeneralmenteGeneralmente nono eses estableestable aa temperaturatemperatura ambienteambiente..

CementitaCementita FeFe33 CC.. ompues oompues o n erme con erme co ee2.2. TieneTiene unauna composicióncomposición deldel 66..6767%% enen carbonocarbono yy 9393,,3333

%% enen hierrohierro3.3. EstructuraEstructura cristalinacristalina ortorrómbicaortorrómbica4.4. EsEs duroduro yy frágilfrágil5. Ferrita

δ

.6.6. SoluciónSolución sólidasólida intersticialintersticial dede carbonocarbono enen FeFe δ (b.c.c)7.7. SolubilidadSolubilidad máximamáxima enen estadoestado sólidosólido dede carbonocarbono eses

deldel 00..0909 %% CC aa 14951495ºCºC



38/47

SISTEMA FeSISTEMA Fe--FeFe33CC

ReaccionesReacciones invariantesinvariantes enen elel dia ramadia rama dede fasesfases FeFe--FeFeCC

Reacción Peritéctica:Reacción Peritéctica:Un líquido de 0,53% C se combina con ferrita δ de un

. para ormar aus en a γ e . . s a reacc nque tiene lugar a 1495º C, se puede escribir como:

Líquido (0.53%C) +Líquido (0.53%C) +δ

(0.09%C)(0.09%C)→→γ (0.17%C)(0.17%C)

Reacción Eutéctica:Reacción Eutéctica:Un líquido de 4.3% C forma austenita γ del 2.08% C y elcompuesto intermetálico Fe3 C que contiene 6.67% C.

Esta reacción que tiene lugar a 1148º C, se puede escribir

Líquido (0.43%C)→ Líquido (0.43%C)→ γ (2.08%C) +(2.08%C) + Fe3 C (6.67%C)Fe3 C (6.67%C)

ReacciónReacción EutectoideEutectoide::La austenita sólida de 0.8%C produce ferrita α con 0.02 %

C y Fe3 C cementita con 6.67%C. Esta reacción quetiene lugar a 723º C, se puede escribir como:

γ →→ ++


Diagrama de fases hierro-carburo dehierro

γ (6.67%C)(6.67%C)


39/47

SISTEMA FeISTEMA Fe Fee

3

C

Transformación de un acero eutectoide Transformación de un acero ordinario al


.lento

.lentamente.


40/47

SISTEMA FeISTEMA Fe Fee

3

C

Microestructura de un acero hipereutectoidede 1.2 % C enfriado lentamente a partir de la

Transformación de un acero ordinario alcarbono hipereutectoide de 1.2 % enfriado

región austenítica. En esta grafica lacementita proeutectoide aparece como elconstituyente blanco, que se ha formado enlos bordes de los granos austeníticos


. previos.

COMPOSICION QUIMICA Y CANTIDADES RELATIVAS DE CADACOMPOSICION QUIMICA Y CANTIDADES RELATIVAS DE CADA


41/47

COMPOSICION QUIMICA Y CANTIDADES RELATIVAS DE CADACOMPOSICION QUIMICA Y CANTIDADES RELATIVAS DE CADAFASEFASE

ParaPara determinar determinar lala composicióncomposición químicaquímica realreal dede laslas fasesfases dedeunauna aleación,aleación, enen equilibrioequilibrio aa cualquier cualquier temperaturatemperatura enen unaunaregiónregión bifásica,bifásica, sese debedebe trazar trazar unauna línealínea horizontalhorizontal parapara lalatemperatura,temperatura, llamadallamada línealínea vínculovínculo,, aa laslas fronterasfronteras deldelcampocampo..

EstosEstos puntospuntos dede intersecciónintersección sese abatenabaten aa lala línealínea basebase yy lala..

REGLA II: CANTIDADES RELATIVAS DE CADA FASEREGLA II: CANTIDADES RELATIVAS DE CADA FASE

ParaPara determinar determinar laslas cantidadescantidades relativasrelativas dede laslas dosdos fasesfases enenequilibrio,equilibrio, aa cualquier cualquier temperaturatemperatura específicaespecífica enen unauna regiónregiónbifásica,bifásica, sese debedebe trazar trazar unauna línealínea verticalvertical queque representarepresenta lalaaleaciónaleación yy unauna línealínea horizontalhorizontal (( comocomo lala temperatura),temperatura), aa losloslímiteslímites deldel campocampo..LaLa línealínea verticalvertical dividirádividirá aa lala horizontalhorizontal enen dosdos artesartes cu ascu as

longitudeslongitudes sonson inversamenteinversamente proporcionalesproporcionales aa lala cantidadcantidaddede laslas fasesfases presentespresentes.. EstaEsta sese conoceconoce comocomo lala reglaregla dede lalapalancapalanca ..

ElEl puntopunto dondedonde lala línealínea verticalvertical intersectaintersecta aa lala horizontalhorizontal sese


cons erar cons erar comocomo eee e ee osc ac nosc ac n ee unun s s emas s ema eepalancapalanca.. LasLas longitudeslongitudes relativasrelativas dede loslos brazosbrazos dede palancapalancamultiplicadasmultiplicadas por por laslas cantidadescantidades dede laslas fasesfases presentespresentes

debendeben balancearsebalancearse..


42/47

REACCIONES DE UN DIAGRAMA DE EQUILIBRIOREACCIONES DE UN DIAGRAMA DE EQUILIBRIO

L1

L2 + SMONOTECTICA L1↔ L2 + S

EUTÉCTICA L1↔ S 1 + S 2

L1

S 1+ S 2

EUTECTOIDE S1↔ S 2 + S 3

S1

2 3

PERITÉCTICA L + S 1↔ S 2

L+S

S2

PERITECTOIDE S 1 + S 2↔ S 3

S1+S 2


3

SISTEMA FeSISTEMA Fe--FeFe CC


43/47

SISTEMA FeSISTEMA Fe--FeFe33CC

hipoeutectoidehipoeutectoide (( 00..5050%% enen pesopeso dede Carbono)Carbono)

EvoluciónEvolución microestructuralmicroestructural dede unun aceroaceroEvoluciónEvolución microestructuralmicroestructural dede unun aceroacero


eutectoideeutectoide (( 00..7777%% enen pesopeso dede Carbono)Carbono)hipereutectoidehipereutectoide (( 11..1313 %% enen pesopeso dede Carbono)Carbono)

SISTEMASSISTEMAS


44/47

SISTEMASSISTEMAS

DIAGRAMA DE FASES AlDIAGRAMA DE FASES Al--Si.Si.

SistemaSistema eutécticoeutéctico AlAl--Si,Si, existeexiste unauna pequeñapequeña

DIAGRAMA DE FASES AlDIAGRAMA DE FASES Al--CuCuDiagramaDiagrama complejocomplejo queque puedepuede analizarseanalizarse comocomo unundiagramadiagrama eutécticoeutéctico simplesimple enen lala regiónregión dede elevadoelevadocontenidocontenido enen aluminioaluminio..


..aluminioaluminio describedescribe elel comportamientocomportamiento dedealgunasalgunas aleacionesaleaciones importantesimportantes dede aluminioaluminio..

SISTEMASSISTEMAS


45/47

SISTEMASSISTEMAS

DIAGRAMA DE FASES AlDIAGRAMA DE FASES Al--Mg.Mg.

Prof. Edda RodríguezDIAGRAMA DE FASES CuDIAGRAMA DE FASES Cu--ZnZn

SISTEMASSISTEMAS


46/47

SISTEMASSISTEMAS

-- nnDiagrama eutéctico binario consolubilidad parcial en estado sólido. Lasaleaciones de soldadura caen dentro dees e s s ema.

Las aleaciones de soldadura con menosdel 5% de peso en Sn se empleasellando recipientes, revestimientos,

temperaturas de servicio que excedanlos 120ºC.

Las aleaciones entre un 10 y 20% enradiadores de automóviles y pararellenar juntas y hendiduras en losautomóviles.

Las aleaciones entre un 40 y 50 % en

peso de Sn presentan una consistenciapastosa durante su aplicación y suaplicación va desde la fontanería hasta


.

SISTEMASSISTEMAS


47/47

S S SS S S

DIAGRAMA DE FASES AlDIAGRAMA DE FASES Al22OO33 – – SiOSiO22

Dia rama im ortante en la industria de los materialescerámicos.

Los ladrillos refractarios de sílice están compuestos de SiO2casi puro con Al2O3 entre 0.1 y 0.6% molar.

Los de arcilla comunes están localizados en el intervalo de

DIAGRAMA DE FASES MgODIAGRAMA DE FASES MgO-- AlAl22OO33

Diagrama que incluye el compuesto intermedio,espinela MgO.Al2O3 (Espinela) o MgAl2O4 , conextenso rango de de solución sólida. Las espinelas

un a mo ar e 2 3. u u a como e emen os

estructurales en el diseño de hornos esta limitada por unatemperatura eutéctica de 1587ºC.

La mullita es un compuesto intermedio AL2O3. 2SiO2..


refractarias son muy utilizadas en la industria. 2 3refractaria de los materiales pertenecientes al sistema Al2O3.

mt-2511 solidificación y diagramas de fase (1)

Documents