diagramas de equilibrio tipos de constituyentes en diagrama Fe-c
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Diagramas de fases Aleación es una “mezcla” de un metal con otros metales o no metales. Componentes son los elementos químicos que forman la aleación Una aleación componentes binaria está formada por dos Una 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: 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 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) Au Ag Estructura FCC T fusión= 960 R at.= 1.65Å Estructura FCC T fusión= 1064 R at.= 1.74Å Ag25Au75 Temp Ag75Au25 1064ºC Au 940ºC Estructura F T fusión= 10 R at.= 1.74Å Au (puro) tiempo Ag (pura) Ag Estructura FCC T fusión= 960 R at.= 1.65Å Ag50Au50 50% y 50% (AgAu) Temperatura Curva de enfriamiento de un elemento puro en función del tiempo Cuando comienza a solidificar la temperatura se mantiene constante. Líquido Líquido y sólido Sólido Tiempo Temperatura Curva de enfriamiento para una sustancia que posee dos componentes o elementos y una dada composición Líquido 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 n o Temp m Solidus: por encima de esta curva (temperatura) todo está sólido Cqca? 22%B CQcasol ~10%B A 0% B CQcasol ~20%B CQcaLiq ~35%B CQcaLiq ~60%B 50% B B 100% B Primera región solidificada Liquidus C3 C1 C2 Temp C4 C5 Solidus C1 C2 C3 C4 C5 A Borde de grano. Última región solidificada Solución Sólida %Sól Temp m n no 100 40% mo o mn %Líq 100 60% mo ¿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 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. 2. La diferencia entre los radios atómicos debe ser inferior al 15 por 100. 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 A B Temp Cu 90 Ni 10 Cu 30 Ni 70 Al82% Si18% 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 AnBm A B AnBm Temp Peritéctico + Eutéctico P E A + AnBm A AnBm + B AnBm B Tiempo Temp líquido d + Líq d +d +d E’ + A B Temp P’ E’ A + AnBm A AnBm + B B Diagrama CuZn Cu70% Zn30% Cu55% Zn45 % Cu 80 Sn 20 1535°C Diagrama Metaestable Fe-Fe3C d Líquido P Diag. Estable Fe-C 1130°C + Fe3C 768°C 721°C + Fe3C E’ Fe 0.023 0.8 2 4.25 Fe3C d 1535°C d Líqu P 1130°C + Fe3C 721°C E’ Fe 0.023 0.8 + Fe3C 2 4 S. Sól. 1130°C + Fe3C 721°C E’ Fe 0.023 0.8 Eutect. Fe3C + Fe3C 2 4.25 1535°C d Líqu P 1130°C + Fe3C 721°C E’ Fe 0.023 0.8 + Fe3C 2 4 1535°C d Líquido P 1130°C + Fe3C 768°C 721°C + Fe3C E’ Fe 0.023 0.8 2 4.25 Fe3C Ledeburita Dispersión: Matriz: Fe3C Dispersión: Perlita Ledeburita Transformada Perlita ( + Fe3C) Fe3C Diagrama Metaestable Fe-Fe3C Componentes o Elementos Fases Constituyentes Diagrama Metaestable Fe-Fe3C Fe Componentes o Elementos: C Fe Fases: d Fe3C 6,66% C d + Fe3C Fe + Fe3C Fe3C Diagrama Metaestable Fe-Fe3C Constituyentes: (nos dan una idea de cómo estan entremezcladas las fases; causa de las propiedades mecánicas) d Const. Monofásicos Fe3C Perlita (+Fe3C) Ledeburita (+Fe3C) Ledeburita (+Fe3C) Transformada Const. Bifásicos 1535°C d Líquido P 1130°C + Led. Led. + Fe3C (1°) + Fe3C 2° + Fe3C + Fe3C 2° 768°C + Per 721°C Per. + Fe3C 2° Per. + Led. Led. T. + Fe3C + Fe3C 2° Aceros + Fe3C Fe 0.023 0.8 2 Fundiciones 4.25 Fe3C Soluciones Sólidas •De nucleación y crecimiento Metales puros Eutécticos Estructuras Metalográficas •De tipo eutécticas Eutectoides •Compuestos intermetálicos •Martensíticas (2° parte de la materia)
