DIAGRAMAS DE FASE

DIAGRAMAS DE FASE
Diagramas de Equilibrio
Definiciones básicas
• ¿Qué es una fase?
Una fase es una parte homogénea de un
sistema, que aunque está en contacto con otras
partes del sistema, está separado por un límite
bien definido.
Es una región del material con propiedades
físicas y químicas homogéneas.
Es una región que difiere en su microestructura
y/o composición, de otra región.
Definiciones básicas
• Aleaciones
DEFINICION: Una aleación metálica es una mezcla de un
metal con otro(s) metal(es) o no metal(es). Los
cerámicos también pueden mezclarse para formar
aleaciones.( la mezcla puede resultar en solución,
compuesto o simplemente mezcla)
• Cobre (Cu) y Zinc (Zn), cuando se mezclan, forman la
aleación latón.
• El óxido de Mg (MgO) y la alúmina (Al2O3), cuando se
mezclan en proporciones iguales forman un espinel.
• Hierro (Fe) y Carbón ( C ) se mezclan para formar
acero.
Definiciones básicas
• Componentes
Las aleaciones se fabrican usualmente fundiendo
juntos los componentes y mezclándolos.
DEFINICION: Los componentes son los elementos
químicos que conforman la aleación.
En el latón los componentes son el Cu y el Zn, En el
acero al Carbón, los componentes son Fe y C. En el
espinel son Mg Al y O.
DEFINICION:Una aleación binaria contiene dos
componentes. Una ternaria, tres, una cuaternaria,
4, etc.
• Concentración.
Una aleación se describe especificando sus componentes y sus
concentraciones.
DEFINICIÓN:
• El porcentaje en peso del componente en A se obtiene así:
• % A = (peso del componente en A/∑del peso de todos los
componentes)x100.
• De aquí en adelante % A será la notación para % en peso
• El porcentaje atómico (o en mol) del componente A se obtiene así:
• %at A =( número de átomos o de moles del componente A/∑número de
átomos o de moles de los componentes) x 100.
• De aquí en adelante %atA será la notación para % atómico
• Peso en g /peso átomico o molecular ( g/mol)= número de átomos o
moles.
• Número de átomos (o moles) x peso átomico o molecular (g/mol) = peso
en g.
Análisis térmico en sustancias puras
temp vs tiempo
Solución sólida
• Una solución sólida es una combinación
atómica homogénea en estado sólido entre
dos o más elementos en un tipo de red
espacial.
Diagrama Isomorfo
Solubilidad total en estado líquido y
sólido
Isomorfos
soluciones sólidas totales
Propiedades y diagrama
Diagrama
Dureza y resistemcia
Conductividad
Obtención mediante análisis térmico
Estructura típica de solución sólida
Isotermas ó lineas de union o de
repart0
Composiciones durante la
solidificación
Regla de la palanca en la isoterma
Deducción y uso
• Se basa en que en todo momento la fracción
líquida y la fracción sólida deben sumar 1
• Xlíquida + X sólida = 1, de donde
• Xsol = 1 –Xliq
• X liq = l – Xsol,
• Fracción en peso:
. en la isoterma:
OL/ LS x 100 = % líquido
OS/LS x 100 = % Sólido
• Fracción en peso, de la figura:
wo = Xl wl + Xs ws, como Xs = 1 –Xl
wo = Xlwl + ws ( 1 – XL)
wo = Xlwl +ws –ws Xl
wo –ws = X l ( wl-ws)
Xl = wo-ws/wl-ws igualmente Xs = wo-wl/wl-ws
En la isoterma, en composiciones:
=
OS/ LS x 100 = % líquido
OL/LS x 100 = % Sólido
Respuestas
Reglas de Hume-Rothery
• Estructura del Cristal: Elementos con el mismo
tipo de estructura reticular cristalina.
• Tamaño atómico relativo: Es favorable para
formar una solución sólida sustitucional, cuando
la diferencia entre los radios atómicos es < 15%.
• Afinidad Química: A mayor afinidad química
entre los 2 metales, más restringida será su
solubilidad y mayor la tendencia a formar
compuestos.
• Valencia relativa: El metal de menor valencia
tiende a disolver más a un metal de mayor
valencia (solubilidad parcial).
Tamaños de radio atómico
EJERCICIO
SOLIDUS
LIQUIDUS
800
750
700
TEM P ºC
650
600
550
500
450
400
350
300
0
10
20
30
40
50
%B
60
70
80
90
100
Algo de Termodinámica
• Regla de las fases: V = C +2 –F
• C= componentes on los elementos o compuestos
químicos cuya presencia es necesari y suficiente para
construr el sistema
• F = Fase es una parte homogénea de un sistema, que
aunque está en contacto con otras partes del sistema,
está separado por un límite bien definid.
• V= variables o grados de libetad de un sistema (
temperatura, presión, concentración )que pueden
alterare si que esaperezca una dase ni se forme una
nueva.
Regla de la fases en metalurgia
• Como en los procesos metalúrgicos se opera a
presión constante, se reduce una unidad y
queda:
V = C +1 –F
Apicando a un sistema isomorfo:
1 .En región líquida ( Monofasica)
C = 2; F = 1 por lo que V = 2 +1-1 = 2
( podemos variar temperatura y concentración
Regla de las fases en isomorfo
• 2.En línea líquidus:
C = 2; F = 2; V = 2 +1 -2 = 1
Si variamos la temperatura, la concentración
adquiere valores fijos y si viceversa
• 3.- En región bifásica:
C=2: F = 2; V = 2+1-2 = 1
Como en el caso anterior
Diagramas Δ G vs Composición