Diagramas De Fase

Tema 6
Diagramas de fase.
Los materiales en estado sólido pueden estar formados por varias fases. La
combinación de estas fases define muchas de las propiedades que tendrá el material.
Por esa razón, se hace necesario tener una herramienta teórica que permita describir
las fases que estarán presentes en el material. Esa herramienta teórica se llama
Diagrama de fase.
Las fases sólidas en unmaterial tienen las siguientes características:
• Los átomos que forman la fase tienen la misma estructura o arreglo atómico.
• La fase tiene la misma composición química en todo su volumen.
• Presenta las mismas propiedades físicas.
• Posee una interfase definida con su entorno.
Los materiales puros solamente poseen una fase. Las aleaciones pueden poseer dos o
más fases presentes al mismotiempo. Una aleación se define como una solución en
estado sólido. Una solución no es más que la mezcla de dos o más elementos
químicos. Un diagrama de fases es un “mapa” que describe las fases presentes en un
material en función de variables termodinámicas.
Cuando se mezclan dos o más elementos para formar una aleación, se pueden dar las
siguientes situaciones:
1. Existe solubilidadilimitada produciéndose una fase sólida. El ejemplo típico de
este caso es cuando se mezclan agua y alcohol. Para el caso de dos metales, el
cobre y el níquel tienen solubilidad ilimitada, formándose una sola fase en estado
sólido.
2. Existe solubilidad limitada, lo cual significa que uno de los componentes puede
disolverse hasta cierto límite en el otro. En este caso se producen dos o más
fases enla solución. El ejemplo típico es mezclar sal con agua. En ciertas
cantidades, la sal se disuelve completamente en el agua, creando una fase (agua
salada). Después de cierto límite, la sal no se disuelve más, generándose dos
fases (agua salada + sal no disuelta). Para el caso de los metales, el cobre y el
zinc tienen solubilidad limitada generándose varias fases en estado sólido.
En elpresente curso, se estudiarán los diagramas de fase binarios. Una aleación
binaria está formada únicamente por la mezcla de dos componentes. La cantidad en
que cada componente está presente en la mezcla se cuantifica por medio del
porcentaje en peso. Suponga que se fabrica una aleación mezclando el componente A
con el componente B. Los porcentajes en peso serán los siguientes:

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porcentajeen peso de A =

masa de A
x100
masa de A + masa de B

porcentaje en peso de B =

masa de B
x100
masa de A + masa de B

Un diagrama de fase es un gráfico en cuyo eje vertical se mide la temperatura y en el
eje horizontal se mide el porcentaje en peso de los componentes que forman la
aleación. A continuación se muestra el diagrama de fase de la aleación Cobre-Níquel.

El diagrama defases permite obtener la siguiente información:
1. Las fases presentes en la aleación en función de la temperatura y la composición
química. Suponga que una aleación cobre-níquel se encuentra a una temperatura
de 1300º C. Suponga que la aleación está formada por 20% Ni y 80% Cu. En el
diagrama se traza una línea horizontal a 1300ºC y luego una línea vertical en 20%
Ni. El punto donde secruzan estas dos líneas representa a la aleación. El nombre
de la zona donde queda ubicado el punto nos da el nombre de la fase o fases

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presentes. Para este ejemplo, la aleación se encuentra en fase líquida a esa
temperatura y composición química.

2. La composición química de las fases presentes. Aquí se tienen dos casos:
• Si la aleación posee una fase, la composición de la fase esigual a la
composición de la aleación.
• Si la aleación tiene dos fases, la composición de cada una de ellas se encuentra
según se ilustra en el diagrama.

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3. La cantidad de cada fase, en fracción o porcentaje, con respecto a la masa total de
la aleación. Para ello se utiliza la regla de la palanca.

A

B

Sólido

porcentaje de líquido =

distancia B
x100
distancia total (A...