Diagramas De Fase

BLOQUE II.- ESTRUCTURA

Tema 5.- Diagramas de Equilibrio
de Fases
* William F. Smith
“Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales”.
Tercera Edición. Ed. Mc-Graw Hill
* James F. Shackerlford
“Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros”.
Cuarta edición. Ed. Prentice Hall (1998)

1

Objetivos

Tema 5.-Diagrama
de fases

•
•
•
•

Comprender que son losdiagramas de fases y su significado.
Aplicar la regla de las fases y regla de la palanca
Determinación de las fases
Tipos de diagramas binarios:
– Solubilidad total en fase sólida
– Solubilidad parcial en fase sólida
• Identificación de los puntos invariantes:
– Punto eutéctico
– Punto eutectoide
– Punto peritéctico

2

¿Interés?
•
•

1.
2.
3.
4.
5.

Tema 5.-Diagrama
defases

Representaciones gráficas- a varias temperaturas, presiones y
composiciones)
En condiciones de equilibrio: ⇒ Enfriamientos muy lentos

Fases existentes a diferentes composiciones y temperaturas
Composición de cada fase
Temperatura de transformación de fases
Solubilidad de un componente en estado sólido o líquido
Microestructura ⇒ Propiedades finales
3

¿qué significa?

Aceroeutectoide:
Perlita (ferrita-α y cementita (Fe3C)

Tema 5.-Diagrama
de fases

Acero hipoeutectoide:
Ferrita proeutectoide y Perlita (ferrita-α y
cementita (Fe3C)
4

Tema 5.-Diagrama
de fases

Ejemplos (I): Microestructuras
Ferrita

Con este nombre se designa a la
solución sólida alfa, la cual es
una solución sólida intersticial de
carbono en Fe-α (BCC). Esta
estructura es la másblanda de
todas las que aparecen en el
diagrama binario.

Perlita
Compuesto laminar formado
por láminas alternadas de
ferrita y de cementita,
(propiedades
mecánicas
intermedias)

5

Conceptos generales

Tema 5.-Diagrama
de fases

Aleación:: material metálico constituido por la adición de un metal de uno o más elementos
Aleación material metálico constituido por la adición deun metal de uno o más elementos
Componente:: elementos que constituyen una aleación.
Componente elementos que constituyen una aleación.
Fase:: porción homogénea de un sistema con características físicas y químicas uniformes.
Fase porción homogénea de un sistema con características físicas y químicas uniformes.
Límite de Solubilidad:: concentración máxima de soluto en un anfitrión para formarSol.Sol.
Límite de Solubilidad concentración máxima de soluto en un anfitrión para formar Sol.Sol.
(⇒Sol. Sol. es única fase).
(⇒Sol. Sol. es única fase).
Equilibrio:: condiciones de T, P, composición que producen una mínima Energía de Gibbs, G.
Equilibrio condiciones de T, P, composición que producen una mínima Energía de Gibbs, G.

6

Tipos de Reacciones Invariantes

Tema 5.-Diagramade fases

Reacción Eutéctica: transformación de un líquido L con la composición eutéctica
en dos fases sólidas durante el enfriamiento

L (eutéctico ) ⎯enfriamien to → α + β
⎯⎯⎯
Reacción Eutectoide: transformación de un sólido γ con la composición
eutéctoide en dos fases sólidas durante el enfriamiento

γ (eutectoide ) ⎯enfriamien to → α + β
⎯⎯⎯
Reacción Peritéctica: transformaciónde un sólido β y un líquido en un sólido
inicial α durante el enfriamiento

L + β ⎯enfriamien to → α
⎯⎯⎯

7

Tipos de Reacciones

Tema 5.-Diagrama
de fases

otras definiciones:
Punto de Fusión Congruente: un compuesto sólido al ser calentado
mantiene su composición hasta el punto de fusión
Punto de Fusión Incongruente: un compuesto sólido al ser calentado
sufre reaccionesperitécticas en un líquido y en una fase sólida.

8

Tema 5.-Diagrama
de fases

Reglas de las fases

Regla de las fases de Gibbs: identifica el nº de fases micróscopicas que
coexisten en equilibrio asociadas a una condición de estado (T, P y composición
dadas)

F +L = C + 2

F: número de fases que coexisten
L: número de grados de libertad/variables
independientes que se pueden...