Diagramas de fase

Unidad III
Trabajo de investigación 3.2
Heriberto Rodriguez Requejo
Ing. Carlos Díaz
Propiedad de los materiales I
Horario: 9-10 am

Lunes 25 de Octubre de 2010
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Diagramas de fase
El endurecimiento por precipitación es un proceso de tratamiento térmico utilizado para producir una mezcla de fases duras distribuidas uniformemente en una matriz blanda. La fase de precipitado interfierecon el movimiento de las dislocaciones, y como resultado de ello, endurece a la aleación.
En un material, una fase es una región que difiere en su micro estructura o composición de otra región. Los diagramas de fase son representaciones graficas de las fases que existen en un sistema de materiales a varias temperaturas, presiones y composiciones. En su mayoría, se han construido en condicionesde equilibrio, y son utilizados por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de los materiales.
Los diagramas de equilibrio de fase se determinan mediante la aplicación de condiciones de enfriamiento lento.

Construcción de diagramas de fase.
Los diagramas de fase más sencillos son los de presión - temperatura de una sustancia pura, como puede serel del agua. En el eje de ordenadas se coloca la presión y en el de abscisas la temperatura. Generalmente, para una presión y temperatura dadas, el cuerpo presenta una única fase excepto en las siguientes zonas:

* Punto triple: En este punto del diagrama coexisten los estados sólido, líquido y gaseoso. Estos puntos tienen cierto interés, ya que representan un invariante y por lo tanto sepueden utilizar para calibrar termómetros.

* Los pares (presión, temperatura) que corresponden a una transición de fase entre:
* Dos fases sólidas: Cambio alotrópico;
* Entre una fase sólida y una fase líquida: fusión - solidificación;
* Entre una fase sólida y una fase vapor (gas): sublimación - deposición (o sublimación inversa);
* Entre una fase líquida y una fase vapor:vaporización - condensación (o licuefacción).
Es importante señalar que la curva que separa las fases vapor-líquido se detiene en un punto llamado punto crítico. Más allá de este punto, la materia se presenta como un fluido supercrítico que tiene propiedades tanto de los líquidos como de los gases. Modificando la presión y temperatura en valores alrededor del punto crítico se producenreacciones que pueden tener interés industrial, como por ejemplo las utilizadas para obtener café descafeinado.

Es preciso anotar que, en el diagrama PV del agua, la línea que separa los estados líquido y sólido tiene pendiente negativa, lo cual es algo bastante inusual. Esto quiere decir que aumentando la presión el hielo se funde, y también que la fase sólida tiene menor densidad que la fase líquida.Regla de fase.
A partir de consideraciones termodinámicas de J. W. Gibbs obtuvo una ecuación que permite calcular el número de fases que pueden coexistir en equilibrio en cualquier sistema. Esta ecuación, llamada regla de las fases de Gibbs es:
P + F = C + 2
Donde P= numero de fases que pueden coexistir en el sistema
C= numero de componentes en el sistema
F= gradosde libertad
Usualmente, un componente C es un elemento, compuesto o una solución en el sistema. F son los grados de libertad, es decir, el número de variables (presión, temperatura y composición) que se pueden cambiar independientemente sin variar el número de fases en equilibrio en el sistema elegido.
Cuando el grado de libertad es igual a cero se entiende como punto invariante ya que ningunade las variables que se tiene se pueden cambiar manteniendo el equilibrio.

Soluciones solidas.
Las soluciones sólidas son mezclas de los componentes sólidos que tienen solubilidad mutua. Uno de los componentes actuará como disolvente y como soluto. Dentro de las soluciones sólidas podemos diferenciar entre soluciones sólidas de sustitución y soluciones sólidas intersticiales.

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