Diagrama de fase

Asociación Argentina de Materiales

Registro N°ISSN 1668-4788

TRANSFORMACIONES DE FASES
Dra. Delia Arias

INTRODUCCION Hace muchos, muchos años, el hombre descubrió el fuego y la posibilidad de fabricar herramientas y junto con estos eventos la posibilidad de cocinar [tratar térmicamente] arcillas y producir vasijas de diferentes formas, trabajar metales [deformarlos a golpes yablandarlos a altas temperaturas para seguir deformándolos] para darles formas predeterminadas, y utilizarlas como recipientes, adornos, armas, ofrendas a los dioses, etc. En algunos casos fundió metales nativos o calentó piedras casi mágicas y obtuvo sopas de metales que luego enfriaba en moldes de formas adecuadas a sus futuros usos. A lo largo de esta historia que llega hasta nuestros días, el hombreutilizó conceptos empíricos que le enseñaron que los materiales pueden tener formas, aspectos, y propiedades diferentes. Un ejemplo muy cercano a nuestra vida es el que podemos observar a partir de un mismo material, el H2 O, que presenta tres fases distintas: hielo, agua y vapor de agua –sólido, líquido y gas-. A presión atmosférica el hielo es hexagonal compacto ( a = 0.75 nm; c = 0.73nm ). Atemperaturas y presiones distintas presenta nueve estructuras cristalográficas diferentes. De las enseñanzas empíricas, de la aplicación de las teorías existentes en cada época, y con la ayuda de los avances tecnológicos volcados en laboratorios experimentales ha alimentado y han crecido los conocimientos sobre las Transformaciones de Fases. Dividiremos el presente trabajo en los siguientes capítulos:∗CLASIFICACIÓN ∗DIAGRAMAS DE FASES y TRANSFORMACIONES ASOCIADAS 1) DIAGRAMA DE FASES PRESIÓN-TEMPERATURA “ZR”, “FE” 2) DIAGRAMA DE FASES COMPOSICIÓN -TEMPERATURA a) Fe C, Fe-Fe3 C b) Zr, Zircaloy ∗CLASIFICACION Comenzaremos definiendo [1] como: Fase: entidad [lo que constituye la esencia de una cosa] de un sistema material que es uniforme en composición química y estado físico. Transformaciones deFases: cambio en la naturaleza de la fase o en el número de fases, como el resultado de la variación de condiciones impuestas desde el exterior
Diciembre 2006 Volumen 3 N° 3  1  www.materiales‐sam.org.ar 

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tales como temperatura, presión, campos eléctricos, magnéticos, tensiones, radiación… Transición alotrópica: Transición deun elemento puro, a una dada presión y temperatura, de una estructura cristalográfica a otra, que contiene los mismos átomos, pero que tienen diferentes propiedades. Continuaremos tratando de clasificar las transformaciones de fases para lo cual encontraremos en la literatura diversos enfoques [2] para dicha clasificación: a) el esquema termodinámico que basa su clasificación (a presión constante)en el comportamiento, a la temperatura de transformación, de la derivada de la energía libre; si la primer derivada respecto de la temperatura, a presión constante, (* G /* T)P cambia en forma discontinua y está acompañada por un cambio discontinuo de la entropía y la entalpía, estamos en presencia de una Transformación de Primer Orden. Tenemos como ejemplo la transformación ( (Fe) → " (Fe). Unatransformación de segundo orden tiene una variación continua en la entropía y la entalpía, pero un cambio discontinuo en el calor específico. Ejemplo clásico de una transformación de segundo orden es la transformación $→$’ en el sistema Cu-Zn. b) desde el punto de vista microestructural las transformaciones de primer orden [incluida la solidificación] ocurren en forma heterogénea, así como las desegundo orden ocurren en forma gradual y homogénea [siendo ésta otra forma de clasificar las transformaciones]. c) una tercer forma de clasificar es teniendo en cuenta los mecanismos puestos en juego durante la transformación,- entre ellos que ocurran con o sin difusión asociada, forma en que las interfases se mueven, etc.- Un análisis muy completo de esta clasificación se encuentra en J.W....