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Universidad Nacional Experimental Politécnica
“Antonio José de Sucre”
Vicerrectorado Barquisimeto
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Curvas de enfriamiento
AUTORESOriana Amache C.I 20.922.372 Exp. 20091-0013Félix Yépez C.I 17307703 Exp. 20041-0412Laboratorio de Metalurgia Física IISección 02Prof. Yraima RicoBarquisimeto, 20 de Junio del 2012
Introducción
Las curvas de enfriamiento son una representación gráfica de la temperatura
(T o Tº) de un material frente al tiempo (t) conforme este se enfría. En el siguiente informe
estudiaremos las curvas de enfriamiento de algunos metales puros y una aleación plomo-
estaño (Pb-Sn). En el caso de los metales puros estudiaremos la velocidad en el cual
solidifica así como la temperatura en la cual ocurre este fenómeno lo cual nos llevara a
identificar el metal en estudio, en el caso de la aleación estudiaremos la velocidad de
solidificación y la temperatura en que se da este proceso lo que permitirá identificar la
composición química de cada uno de los elementos que componen dicha aleación.
Definiciones
- Curvas de Enfriamiento: Son una representación gráfica de la temperatura
(T o Tº) de un material frente al tiempo (t) conforme este se enfría.
- Metal Puro: Se llama metal a los elementos químicos caracterizados por ser
buenos conductores del calor y la electricidad. Poseen alta densidad y son
sólidos en temperaturas normales (excepto el mercurio); sus sales
forman iones electropositivos (cationes) en disolución.
- Aleación Metálica: es una mezcla homogénea, de propiedades metálicas,
que está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno es un
metal.
- Temperatura de Fusión: es la temperatura a la cual encontramos el
equilibrio de fases sólido - líquido, es decir la materia pasa de estado sólido a
estado líquido, se funde. Cabe destacar que el cambio de fase ocurre a
temperatura constante. El punto de fusión es una propiedad intensiva.
Procedimiento Experimental
Experiencia Nº 1
1. Se procedió a fundir tres muestras de tres metales diferentes en un horno.
2. Se sacó cada muestra después de fundidas individualmente.
3. Luego se procedió a enfriar cada muestra para ello se conectó un termopar
entre dichas muestras y un graficador para curvas de enfriamiento este era
un tipo K.
4. Posteriormente se observó el comportamiento de cada curva de enfriamiento
mientras las muestras iban solidificando.
5. Se analizó cada curva de enfriamiento para ello se calculó la temperatura en
el cual comenzó la solidificación de cada muestra y la temperatura a la cual
este proceso finalizo, así como la velocidad a la cual ocurrió dicho
fenómeno.
6. Luego de analizar las tres curvas se procedió a identificar el metal que se
estaba tratando en cada muestra.
Experiencia Nº 2
1. Se procedió a fundir cuatro aleaciones de plomo-estaño (Pb-Sn) de
diferentes composiciones.
2. Se sacó cada muestra después de fundidas individualmente.
3. Luego se procedió a enfriar cada muestra para ello se conectó un termopar
entre dichas muestras y un graficador para curvas de enfriamiento este era
un tipo K.
4. Posteriormente se observó el comportamiento de cada curva de enfriamiento
mientras las muestras iban solidificando.
5. Se analizó cada curva de enfriamiento para ello se calculó la temperatura en
el cual comenzó la solidificación de cada muestra y la temperatura a la cual
este proceso finalizo, así como la velocidad a la cual ocurrió dicho
fenómeno.
6. Luego de analizar las tres curvas se procedió a identificar las composiciones
de cada aleación de Pb-Sn estudiada.
Resultados y Análisis de Resultados
En la curva de enfriamiento del experimento 1 se observa que presenta una zona isotérmica
a temperaturas relativamente altas, lo cual indica que se trata de un metal puro.
Considerando que el experimento se realizó a temperatura ambiente, el cero de referencia
toma esta temperatura (25ºC). La isoterma observada es de 332ºC. Comparando con los
elementos metálicos de la tabla periódica, se puede observar que los resultados obtenidos
en cuanto a la temperatura de fusión del elemento, se aproximan a los valores mostrados
por el plomo.
0 67 140 2100
50100150200250300350400450500
443
332 332
261
Curva de Enfriamiento Exper-imento 1
0 156 335 3690
100
200
300
400
500
600
700
613
411 411 387
Curva de Enfriamiento Exper-imento 2
Experimento 1ºC seg443 0332 67332 140261 210
Experimento 2ºC seg613 0411 156411 335387 369
En la curva de enfriamiento del experimento 2 se observa al igual que en la anterior una
zona isotérmica a temperaturas relativamente altas, lo que indica tratarse de un metal puro.
La isoterma observada es de 411ºC. Comparando con los elementos metálicos de la tabla
periódica, se puede decir que los resultados obtenidos en cuanto a la temperatura de fusión
del elemento, se aproximan a los valores observados en el zinc en la tabla periódica.
En la curva de enfriamiento del experimento 3 se observa al igual que en la anterior una
zona isotérmica a temperaturas relativamente altas, lo que indica tratarse de un metal puro.
La isoterma observada es de 232ºC. Comparando con los elementos metálicos de la tabla
periódica, se puede decir que los resultados obtenidos en cuanto a la temperatura de fusión
del elemento, se aproximan a los valores observados por el estaño en la tabla periódica.
0 125 323 3560
50
100
150
200
250
300
350
400378
232 232 217
Curva de Enfriamiento Exper-imento 3
Experimento 3ºC seg378 0232 125232 323217 356
Aleación 1ºC seg449 0217 202177 350177 549152 604
En este caso se observan varios cambios de pendiente lo que nos indica tratarse de una
aleación, ya que no posee una temperatura de solidificación específica. El primer cambio de
pendiente a 217°C y representa el comienzo de la solidificación, a 177°C se observa una
línea horizontal que representa una
reacción isotérmica que por tratarse de
una aleación Pb-Sn se trata de una
reacción eutéctica (L (Pb) + ( β
Sn)). Luego de transcurrido un
tiempo (199seg) se observa la
culminación de la solidificación.
Ubicandonos en el diagrama de
equilibrio Pb-Sn observamos que
existen dos posibles aleaciones
para la temperatura a la que comienza la solidificación: 48%Pb-52%Sn (Hipoeutéctica) o
16%Pb-84%Sn (Hipereutéctica).
0 202 350 549 6040
50100150200250300350400450500
449
217177 177 152
Curva de Enfriamiento Aleación 1
Aleación 2ºC seg387 0207 186177 423177 491167 514
Al igual que en el caso anterior se observan varios cambios de pendiente lo que nos indica
tratarse de una aleación, ya que no posee una temperatura de solidificación específica. El
primer cambio de pendiente a 207°C y representa el comienzo de la solidificación, la
reacción isotérmica se observa a
177ºC que por tratarse de una
aleación Pb-Sn se trata de una
reacción eutéctica (L (Pb) + ( β
Sn)). Luego de transcurrido un
tiempo (68seg) se observa la
culminación de la solidificación.
Ubicandonos en el diagrama de
equilibrio Pb-Sn observamos que
existen dos posibles aleaciones
para la temperatura a la que comienza la solidificación: 45%Pb-55%Sn (Hipoeutéctica) o
21%Pb-79%Sn (Hipereutéctica).
0 186 423 491 5140
50100150200250300350400450
387
207177 177 167
Curva de Enfriamiento Aleación 2
Aleación 3ºC seg334 0172 185172 391152 436
Al observar esta curva podemos decir que se trata de la curva de enfriamiento de una
aleación a la composición eutéctica, ya que presenta una temperatura de solidificación
específica. Según la curva el
eutéctico se encuentra a 172ºC y
observando en el diagrama de
fases Pb-Sn obtenemos que la
composición de la aleación es de
38%Pb-62%Sn (Eutéctica)
0 185 391 4360
50100150200250300350400
334
172 172 152
Curva de Enfriamiento Aleación 3
Aleación 4ºC seg358 0301 59281 176157 436
En esta curva observamos que no presenta lineas horizontales isotérmicas, lo que indica
tratarse de una aleación no eutéctica. Se tiene que la solidificación comienza a 301ºC,
representado por el primer cambio de pendiente; luego la solidificación culmina a 281ºC y
se ve representado por el segundo cambio de pendiente, observandose un pequeño rango de
solidificación. Ubicandonos en el
diagrama Pb-Sn se tiene que esta
aleación corresponde a la
composición de 91%Pb-9%Sn. La
curva solo indica el
comportamiento hasta 157ºC, si se
fuece obtenido la curva al menos
hasta unos 130ºC se observaría la
transformación en solido dada a
aproximandamente 140º debido a la
variación de la solubilidad.
0 59 176 4360
50100150200250300350400
358
301 281
157
Curva de Enfriamiento Aleación 4
Conclusiones
1. Se concluye que las curvas de enfriamiento son una representacion grafica del
comportamiento del proceso de solidificacion de un metal o una aleacion ya que nos
permite identificar que tiempo y a que temperatura ocurre dicho fenomeno.
2. Se pudo observar que al solidificar un metal puro la curva de enfriamiento esta
arrojaba una temperatura constante esto debido al calor latente de fusion emitido por
el metal mientras solidificaba al terminar este proceso notamos un cambio de
pendiente.
3. Se observo que al solidificar la aleacion Pb-Sn esta presentaba varios cambios de
pendiente esto se debe que a medida que la aleacion se enfriaba sufria varias
transformaciones es decir el cambio de pendiente correspondia a cada cambio de
fase que la aleacion sufria.
4. Se pudo notar tambien que la aleacion mientras solidificaba en algunos casos
presentaba una linea constante en un intervalo de tiempo esto se debia que estaba
sufriendo la transformacion eutectica.
