Presentacion Ciencia de Los Materiales

7/31/2019 Presentacion Ciencia de Los Materiales

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Marcelo AguirreFabin GonzlezOscar Monroy seccin

DIAGRAMAS DE FASES


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Introduccin

La mayora de los elementos qumicosexistentes y las sustancias compuestas porellos, pueden existir en tres estados diferentes:liquido, solido y gaseoso. Esto depende

absolutamente de las condiciones detemperatura y presin en las que seencuentren. Para poder representar el transitoentre estos tres estados se utiliza el diagramade fase.


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PUNTOS PRINCIPALES:

-Curva verde

- Curva roja

- Curva azul

- Punto triple

- Punto critico

PROPIEDADES ANEXAS:

-Presin critica

- T critica

- Fluido sper critico.


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Reglas de las fases de Gibbs

Esta regla nos define los grados de libertad que posee elsistema dependiendo del tipo de variables que consideremos.

Establece la siguiente formula:

F=C-P+2

Siendo:

F numero de grados de libertad

C numero de componentes

P numero de fases presentes

2 es el numero de variables presentes en el sistema ( presin ytemperatura)


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Ejemplo de aplicacin

Para este ejemplo la variacin de la presin es despreciable.Diremos que p= 1atm y constante. Por lo tanto la formula variay queda as: F=C-P+1


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1. Si tenemos un metal puro y nos situamos en su punto defusin: C=1, P=2 (slido + lquido). As, F=0, con lo quepodemos deducir que el punto de fusin es un punto fijo que seda a una temperatura y presin fijas.

2. Si nos situamos en el punto donde coexisten dos fases: C=2,P=2, obtenemos que F=1. Tenemos un nico grado de libertad,

es posible mantener la microestructura de 2 fases mientras semodifica la temperatura del material (en un rango limitado).

3. Cuando nos situamos en la regin donde hay una sola fase auna composicin intermedia: C=2, P=1, es por esto que: F=2,tenemos dos grados de libertad, podemos variar tanto latemperatura como la composicin en un rango limitado

manteniendo la microestructura.


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Sistemas de aleaciones binarias isomorfas

Un diagrama de fases de este tipomuestra las fases y sus composicionespara cualquier combinacin detemperatura y composicin de la

aleacin. Cuando en la aleacin sloestn presentes dos elementos, sepuede elaborar un diagrama de fasesbinario. Se encuentran diagramas defases binarios isomorfos en variossistemas metlicos y cermicos. En lossistemas isomorfos, slo se forma una

fase slida; los dos componentes delsistema presentan solubilidad slidailimitada.


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Informacin que podemos obtener de los diagramas de fase:

1. Conocer que fases estn presentes a diferentescomposiciones y temperaturas bajo condiciones deenfriamiento lento (equilibrio).

2. Averiguar la solubilidad, en el estado slido y en el

equilibrio, de un elemento (o compuesto) en otro.

3. Determinar la temperatura a la cual una aleacinenfriada bajo condiciones de equilibrio comienza a solidificar yla temperatura a la cual ocurre la solidificacin.

4. Conocer la temperatura a la cual comienzan a fundirsediferentes fases.


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Diagrama cobre nquel


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Temperaturas de lquidus y de slidus:

La curva superior en el diagrama es la temperatura de lquidus. Se debe

calentar una aleacin por encima de lquidus para producir una aleacintotalmente lquida que pueda ser colocada para obtener un productotil. La aleacin lquida empezar a solidificarse cuando la temperaturase enfre hasta la temperatura de lquidus. La temperatura de slidus esla curva inferior. Una aleacin de este tipo, no estar totalmente slidahasta que el metal se enfre por debajo de la temperatura de slidus


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Regla de la palanca

La regla de la palanca es unaherramienta para determinar elporcentaje en peso de cada faseen un diagrama de fases binario.Se usa para determinar elporcentaje en peso de las faseslquida y slida de un sistema

binario composicin-temperaturaentre lquido y slido.

%en peso de fase solida

Xs= (Wo-Wl)/(Ws-Wl)

%en peso de fase liquida

Xl= (Ws-Wo)/(Ws-Wl)

Donde Wo es el porcentaje enpeso del elemento B en el sistema.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8e/Lever_rule.svg


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Solidificacion de aleaciones fuera del equilibrio

Un proceso normal de enfriamiento se realiza en unos pocos minutos oa lo mas en unas pocas horas, por lo cual no se logran las condicionesde equilibrio.

Las fases fuera de equilibrio no se pueden estimar en un diagrama dehierro-carbono.

Se requiere de un diagrama adicional que considere el tiempo deenfriamiento del material.

- La difusion en el liquido siempre es alta (composicion calculada congran presicion) linea liquidus en equilibrio.

- En el solido la difusion es muy lenta (composicion del solido soloaproximada) linea solidus fuera del equilibrio.


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Consecuencias

- Distrbucion no uniforme dentro de los cristales producionsegregacion (composicion no homogenea de los granos).

- La parte central de cada grano se solidifica primero por tantoes rica en el elemento de alto punto de fusion (el niquel en elcaso de Ni-Cu).

- La concentracion del elemento de baja tde fusion va

aumentando desde el centro hacia el limite del grano.


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EUTECTICA:

LIQUIDO= SOLIDO + SOLIDO (dependiendo de la temperatura)

PERITECTICA:

SOLIDO + LIQUIDO= SOLIDO.


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REACCIONES EUTECTICAS: Transformacin de un liquido, con la composicinde dos fases solidas durante el enfriamiento.

REACCION EUTECTOIDE: Transformacion de un solido gama con la composicinde dos fases solidas durante el enfriamiento

REACCION PERITECTICAS: Transformacin de un solido beta y un liquido en un

solido inicia alfa durante el enfriamiento.


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PRODUCCION DE ACEROS Y FUNDICIONES DE HIERRO

Qu es el acero?

Aleacin de Hierro (98%) y carbono (2% max.)(Comun 0.2 a 0.3%)

Cundo se comenz a utilizar?

Ao 3.000 A.C. Aprox.

Sir Henry Bessemer en 1856 (Fsforo y Azufre)

Sir William Siemens en 1857 (Oxido de Hierro)

Reduccin con oxigeno inventado en Austria en 1948


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Caractersticas:

Densidad de 7850 Kg/m3

Punto de funcin : 1500C

Punto de ebullicin : 3000C

Es dctil (maleable) y tenaz (resistente al impacto)

Fcilmente maquinable y Soldable

Se oxida fcilmente (Cromo para evitar)

Buen conductor del calor y la electricidad


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Proceso de forja del acero de Damasco con el que se fabrican los mejores cuchillos espaoles


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Se funden con el paso de una corriente elctrica introducida conelectrodos de grafito.


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FUNDICIONES DE HIERRO


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Fundicin Gris

El hierro gris es uno de los materiales ferrososms empleados y su nombre se debe a laapariencia de su superficie al romperse. Estaaleacin ferrosa contiene en general ms de 2%de carbono y ms de 1% de silicio, adems demanganeso, fsforo y azufre. Una caractersticadistintiva del hierro gris es que el carbono seencuentra en general como grafito, adoptando

formas irregulares descritas como hojuelas.Este grafito es el que da la coloracin gris a lassuperficies de ruptura de las piezas elaboradascon este material.

Propiedades fsicas: es muy frgil, es decir noes dctil, tiene mucha resiliencia, es decir,capacidad de absorber trabajo en el periodoelstico o deformaciones no permanentes.

Impulsor hecho de fundicin gris


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Fundicin blanca

Son aquellas en las que todo el carbono seencuentra combinado bajo la forma decementita. Estas fundiciones secaracterizan por su dureza y resistencia aldesgaste, siendo sumamente quebradiza ydifcil de mecanizar. Esta fragilidad y falta

de maquinabilidad limita la utilizacinindustrial de las fundiciones " totalmenteblancas ", quedando reducido su empleo aaquellos casos en que no se quieraductilidad como en las camisas interioresde las hormigoneras, molinos de bolas,Tambin se utiliza en grandes cantidades,

como material de partida, para lafabricacin de fundicin maleable.


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Fundicin maleable

Para aprovechar las ventajas que ofrecen lasfundiciones y conseguir adems que sean

maleables, la fundicin blanca se somete a unproceso de recocido para conseguir que lacementita se descomponga y se transforme engrafito. Segn el procedimiento que se le apliquese obtiene:

Fundicin maleable europea o de coraznblanco: se obtiene mediante la

descarburizacion, calentando la pieza obtenidapor moldeo de fundicin blanca. Se requiere unoxidante, que suele ser oxido de hierro, y lapieza se coloca en cajas hermticamentecerradas a temperaturas entre 900 y 1100cdurante unos 10 das, para finalmente enfriarla

lentamente. Estas piezas deberan presentaruna microestructura en la que solo aparecieraferrita, pero en la practica suele quedar algo degrafito nodular e incluso restos de cementita yperlita sin transformar.


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Fundicin maleable americana o decorazn negro: se basa en ladescomposicin total o parcial de lacementita. El proceso se realiza

calentando la pieza obtenida enfundicin blanca recubierta de unmaterial neutro a temperatura de unos850-900c durante unos 6 das. Estasfundiciones presentan unamicroestructura de ndulos de grafitosobre matriz ferritica.


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FUNDICION GRAFITO NODULAR

Caractersticas:

El contenido total en carbono de la fundicin nodular es igual al dela fundicin gris.Las partculas esferoidales de grafito se forman durante lasolidificacin, debido a la presencia de pequeas cantidades de

alguno elemento de aleacin formadores de ndulos, normalmentemagnesio y cerio.

Ventajas:-Tienen una buena ductilidad, tenacidad y maquinabilidad.

Desventajas:-Las fundiciones, incluyendo tambin las de acero, se hanreconocido (2009) como factores de riesgo para el cncer depulmn.


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GRACIAS POR SU ATENCION

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