DIAGRAMAS DE FASES
Fases
Ferrita es una solucin slida compuesta de
Fe
Perlita es Fe3C casi puro
Componentes : Fe y C
(4.579 torr) y (0.0098C)
Diagrama de Fases PT (Presin- Temperatura)
Equilibrio entre Lquido y Vapor
Equilibrio entre Lquido y Slido
Diagrama de Fases PT del Fe
El Fe y el Fe tienen
estructuras cristalinas BCC.
El Fe tiene una estructura FCC
Regla de las fases de Gibbs
Variables de estado
P + F = C + 2 P + F = C + 1
P = nmero de fases que pueden coexistir en el sistema
C = nmero de componentes F = grados de libertad
P + F = C + 2 3 + F = 1 + 2
F = 0 Punto Invariante
2 + F = 1 + 2 F = 1
Univariante
1 + F = 1 + 2 F = 2
Bivariante
Hierro Puro
INVARIANTE (sin grados de Libertad)
Curvas de Enfriamiento
Meseta o regin de confinamiento trmico
Sub-enfriamiento
Enfriamiento de Fe puro a 1atm
BCC
BCC
FCC
Gran importancia en la fabricacin de
aceros
DIAGRAMAS DE
FASES BINARIOS
Reglas de Hume- Rothery
lEl tamao de los tomos NO debe diferir en ms de un 15%
l Los elementos no deben formar compuestos EN no debe ser grande
lLa estructura cristalina debe ser la misma
lDeben tener la misma valencia
INVARIANTE
No se afecta la microestructura
con T o X
Solo una variable puede
modificarse
Diagrama Binario con solubilidad TOTAL
(1050C y 20% Ni)
Confinamientos trmicos
Curvas de Enfriamiento Diagrama de Fases en Equilibrio
Las aleaciones se solidifican en un
intervalo de temperaturas
REGLA DE LA PALANCA
Los porcentajes en peso de las fases en cualquiera de las regiones de doble fase de un diagrama de fases en equilibrio binario, se pueden calcular usando la regla de la palanca.
Las cantidades relativas se calculan mediante un equilibrio de masas.
Xl +Xs = 1 Wo = Xl Wl + XsWs
Wo = (1 Xs) Wl + XsWs Wo = Wl Xs Wl + Xs Ws
Fraccin en peso de la fase slida Xs = Wo Wl / Ws-Wl
Del mismo modo, Wo = Xl Wl + Xs Ws
combinando con Xs = 1 - Xl
Fraccin en peso de la fase lquida Xl = Ws Wo / Ws- Wl
Xl = O-S / L-S Xs = L-O / L-S
Una aleacin de cobrenquel contiene 47% en peso de Cu y 53% en peso de Ni y est a 1300C. a) Cul es el porcentaje en peso de cobre en las fases slida y lquida a esta temperatura? b) Qu porcentaje en peso de la aleacin de Ni es lquida y qu porcentaje es slida?
SISTEMAS DE
ALEACIONES BINARIAS
EUTCTICAS
EUTEKTOS
Evolucin de Microestructura
TAMAO DE GRANO FINO
Diagrama Eutctico con Solubilidad parcial en
estado slido
Solucin Slida
= tomos de B en solucin
slida dentro de la red cristalina
de A
La fase slida son Soluciones Slidas y
Regla de la Palanca
Punto Eutctico
Pb-Sn : Eutctica Binaria con Solubilidad Parcial
Aleaciones comunes para soldadura
Soluciones slidas terminales
DIAGRAMAS DE
FASES BINARIOS
Coexiste (19.2% Sn), (97.5% Sn) y lquido (61.9%
Sn)
Punto INVARIANTE
REACCIN EUTCTICA
REACCIN INVARIANTE
Hipoeutcticas Hipereutcticas
HIPOEUTECTICA
Curva de enfriamiento aleacin 60% Pb y 40% Sn
Morfologas Eutcticas
Lamelar Varilla
Globular Acicular
Evolucin Microestructural que
evita la reaccin Eutctica
Bordes de grano
Realice un anlisis de fases de la solidificacin en el equilibrio de la aleacin Sn-Pb en los puntos: composicin eutctica, en c (40% Sn- 230), en d (40% Sn y 183 +T), y en e (40% Sn y 183 - T)
SISTEMAS DE ALEACIONES
BINARIAS PERITCTICAS
Fusin Incongruente
Peritctico
AB L + B
Esta reaccin se presenta como parte de los diagramas de equilibrio ms complicados si los puntos de fusin de los dos componentes son completamente diferentes.
En la reaccin peritctica, una fase lquida reacciona con una fase slida para formar una fase slida nueva y diferente.
ALEACIN Fe- Ni
Punto Peritctico
Lquido homogneo de Fe-4.3% Ni
comienza a formarse el slido
A esta temperatura todo el lquido reacciona con toda la fase slida para producir una nueva fase slida de 4.3 % de Ni
MICROESTRUCTURAS
ENFRIAMIENTO RPIDO
Hiperperitctica 60% Ag-40% Pt
SISTEMAS BINARIOS MONOTCTICOS
Reaccin monotctica fase Lquida se transforma en
una fase Slida y en otra Lquida
T ambiente soluciones slidas terminales de Pb casi puro (0.007 % Cu) y Cu (0.005 % de Pb).
Pb - Cu
punto eutctico
Reaccin Monotctica
Aleacin monotctica de fundicin de Cu-36% Pb
reas claras son matrices
ricas en Cu del constituyente monotctico.
reas oscuras
son porcin rica en Pb
Eutectoide (eutectoide) +
Fabricacin de Aceros
Reaccin Eutectoide
ferrita (CC), austenita ()(FCC), cementita (Fe3C) y
ferrita (BCC)
Solubilidad mxima de C
La cementita (intermetlico):
6.67% C y 93.3% Fe. Es duro y frgil
0.09 % a 1495
Acero Eutectoide
DIAGRAMAS BINARIO Y
FORMACIN DE COMPUESTO y
FASES INTERMEDIAS
DIAGRAMA GENERAL
Compuesto intermediario
MgO-Al2O3
MgAl2O4
Fase Intermedia
Compuesto Intermedio se forma entre metales INTERMETALICO
Deberan ser estequiomtricos pero hay desviaciones Si aparecen como una lnea Estequiomtricos
Si ocupan un rango de composicin No- Estequiometria
Pueden tener mezcla de enlaces: Inico-metlico; Covalente- metlico
Intermetlico MgNi2 es un
compuesto de punto de fusin
congruente
Mg2Ni es un compuesto de punto de fusin
incongruente
DIAGRAMAS DE FASES
TERNARIOS
Arena
P=1atm Lneas de
contorno de temperatura
sobre el tringulo