Diagramas de fases Aleacin es una mezcla de

Diagramas de fases ØAleación es una “mezcla” de un metal con otros metales o no metales. ØComponentes son los elementos químicos que forman la aleación ØUna aleación binaria está formada por dos componentes ØUna aleación se describe comenzando por los elementos que la componen y su concentración % en peso (Wt %) % atómico (At %)

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: ØFases presentes ØFracción en peso de cada fase ØComposición 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

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.

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

Ag Estructura FCC Temp fusión= 960ºC R at. = 1. 65Å

Au Estructura FCC Temp fusión= 1064ºC R at. = 1. 74Å

Au (puro) Temp 1064ºC 940ºC Temp. constante tiempo Ag (pura)

Temp 1064ºC Ag 25 Au 75 Ag 75 Au 25 940ºC Au (puro) Ag (pura) tiempo

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

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

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

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

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

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

Solución Sólida m n o ¿Cuál es la proporción de fase sólida y de fase líquida que hay? Rta: Regla de la Palanca. Se aplica entre dos fases.

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 100. 2. 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

Cu 90 Ni 10

Cu 30 Ni 70

Al 82% Si 18%

Temp Eutéctico % % Matriz = ¿ ó ? Dispersión = ¿ ó ? A B

Temp Eutéctico % % % Sol. Sól % Eutéctico + A B Matriz = ¿ ó ? Dispersión = ¿ ó ?

Temp Eutéctico ~10% de A B

Pb Sn plomo estaño

Compuesto intermetálico

Temp Líquido Peritéctico puro Solución Sólida + líquido + Liq + A B

Líquido

Temp Peritéctico puro Solución Sólida A B

Peritéctico incompleto Exceso de Sólido Temp A B

Temp Peritéctico puro Cambio Alotrópico A Curvas de cambio alotrópico B

Temp Peritéctico puro Intermetálico A n. B m A B A n. B m

Temp Peritéctico + Eutéctico P E A + An. Bm A An. Bm + B A n. B m B Tiempo

Temp líquido + Líq + + E’ + A B

Temp P’ E’ A + An. Bm A An. Bm + B B

Diagrama Cu. Zn

Cu 70% Zn 30% Cu 55% Zn 45 %

Cu 80 Sn 20

1535°C Diagrama Metaestable Fe-Fe 3 C Líquido P Diag. Estable Fe-C 1130°C + Fe 3 C 768°C 721°C + Fe 3 C E’ Fe 0. 023 0. 8 2 4. 25 Fe 3 C

S. Sól. Eutect. Fe 3 C

1535°C Líquido P 1130°C + Fe 3 C 768°C 721°C + Fe 3 C E’ Fe 0. 023 0. 8 2 4. 25 Fe 3 C

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

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

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

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

1535°C Líquido P 1130°C + Led. + Fe 3 C (1°) + Fe 3 C 2° 768°C + Per 721°C Per. + Fe 3 C 2° Aceros Fe 0. 023 0. 8 Per. + Led. + Fe 3 C 2° + Fe 3 C 2 Led. T. + Fe 3 C Fundiciones 4. 25 Fe 3 C

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