Diagrama de fases

DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO O DE FASES EN MATERIALES METÁLICOS (Procesos de solidificación lentísimos-no aplicables a nivel industrial) Diagrama de fases: representación gráfica de las diferentes fases presentes en un material para las diferentes temperaturas. Fase: toda porción físicamente homogénea de un sistema (estado y estructura). Para cualquier aleación: o En estado líquido habrá una únicafase o En estado sólido habrá tantas fases como redes cristalinas se formen Curvas de enfriamiento: curvas que representan la variación de la temperatura con respecto del tiempo para un material. - Metales puros: durante el tiempo que dura el cambio de estado (líquido a sólido) la temperatura se mantiene constante - Aleaciones: comienzan a solidificar a temperatura algo inferior a la del metal demayor punto de fusión y terminan a temperatura algo superior a la del metal de menor punto de fusión, pero el proceso de solidificación no se verifica a temperatura constante. Con las curvas de enfriamiento para las diferentes aleaciones (concentraciones de ambos elementos) se construyen los diagramas de fases. Diagramas de fases para (libro páginas 68 en adelante) o aleaciones totalmente solubles enestado sólido o aleaciones parcialmente solubles en estado sólido o aleaciones totalmente insolubles en estado sólido Regla de las fases de Gibbs para procesos a presión atmosférica: nº fases + grados de libertad = nº componentes + 1 Regla de la horizontal: para una determinada aleación y temperatura podemos conocer la concentración de las diferentes fases existentes trazando una línea horizontaly buscando los puntos de corte con las líneas sólidus, líquidus, solvus. o Concentración de la aleación considerada: CA
(porcentaje de A en la aleación)

-

-

o o o

Concentración de la fase sólida a temperatura T1: CSA (% de A en fase sólida) Concentración de la fase líquida a temperatura T1: CSA (% de A en fase líquida)

la

L T1

la

L+S

-

Regla de los segmentosinversos Para la aleación considerada (CA) y a la temperatura T1, las cantidades relativas o fracción de cada fase serán:

S

CSA CA
Fase sólida: %S=

CLA

C LA − C A *100 C LA − C SA

Fase líquida:%L=100 - %S=

C A − C SA *100 C LA − C SA

1

DIAGRAMA FE-C
Líquido

Líquido + austenita 1200

Austenita ( γ)
1000

1148ºC

2.11%

910º
800 700

Austenita + Ledeburita ( Fe3C+γ)

Aust.+ α 0.0218%C Ferrita (α) α proeutectoide + perlita Perlita Fe3C proeutectoide + perlita
727ºC

Ferrita
500

300

100

0.008%C hierro

0.77%
0.5 hipoeutectoide ACERO 1 1.5 hipereutectoide 2 2.5 hipoeutectica FUNDICIÓN BLANCA 3 3.5

TRANSFORMACIONES EN ESTADO SÓLIDO-CURVAS TTT (Procesos de solidificación aplicables a nivel industrial) Transformaciones alotrópicas: variaciónde la estructura cristalina de un metal con la presión y la temperatura. Por ejemplo el hierro puro: o a 1394º C se transforma de hierro delta (cristaliza en BCC) a hierro gamma (cristaliza en FCC) o a 910º C el hierro gamma se transforma nuevamente en hierro alfa (cristaliza nuevamente en BCC), permaneciendo estable hasta temperatura ambiente. En los procesos de solidificación industrial delacero la estructura resultante a temperatura ambiente varía en función de la velocidad de enfriamiento. Así, la austenita se puede transformar en: o Perlita: Si la austenita es enfriada pero a una temperatura por encima de la nariz de la curva y se mantiene dicha temperatura.

γ

o Bainita: Si la austenita es súbitamente enfriada por debajo de la nariz de la curva y se mantiene dicha temperatura.o Martensita: Si la austenita es enfriada súbitamente por debajo de la temperatura Ms (se suele considerar próxima a 215º C). Una vez iniciada la reacción de transformación de la austenita en martensita, ésta es independiente del tiempo, sólo es función del descenso de temperatura. La martensita cristaliza en la red tetragonal centrada en el cuerpo (el cubo se distorsiona por la inclusión de...