Diagrammas

BLOQUE I: Materiales TEMA 2: Aleaciones. Diagramas de equilibrio. Diagrama Fe-C

Tecnología Industrial II

TEMA 2: ALEACIONES. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO. DIAGRAMA FE-C
0. INTRODUCCIÓN
Se llama aleación a la mezcla homogénea en estado fundido un metal con al menos otro elemento que puede ser metálico o no, pero el producto final obtenido debe presentar características metálicas. El componenteprincipal de una aleación metálica será siempre un elemento metálico, que hará prevalecer su estructura cristalina tras la aleación. Al elemento que está presente en mayor proporción en la aleación se le llama disolvente y al que está en menor proporción, soluto. La estructura de una aleación resulta más compleja que la de un metal puro. Las propiedades de las aleaciones dependen de su composicióny del tamaño, forma y distribución de sus fases o microconstituyentes. En general, las aleaciones tienen mejores propiedades que el metal puro.

1. CRISTALIZACIÓN DE METALES PUROS Y ALEACIONES
La cristalización es el proceso de solidificación del que dependen en gran medida las propiedades del material. Cuando se enfría un metal en estado fundido, llega un momento en que se alcanza latemperatura de equilibrio. Este proceso de cristalización se regula por: − − Velocidad de nucleación (Vn).- es la cantidad de cristales que se forman por unidad de tiempo. Velocidad de cristalización (Vc).- es el aumento de longitud de los cristales por unidad de tiempo.

Los metales puros solidifican formando una red cristalina a partir de un núcleo central sobre el que se depositan otros en planosperpendiculares (dendritas). Pero éstos no tienen gran utilidad industrial y por eso se forman las aleaciones. Para que se forme una aleación se debe cumplir que los metales sean miscibles en estado líquido y que el resultante mantenga los enlaces metálicos.

2. SOLUCIONES SÓLIDAS
Las aleaciones metálicas son soluciones sólidas entre dos o más elementos, siendo el disolvente el que entra en mayorproporción y el soluto el que lo hace en menor. Pueden ser de dos tipos: • Solución por sustitución.- el disolvente y el soluto forman parte de la red cristalina. Se caracteriza porque ambos átomos deben cristalizar en el mismo sistema y la diferencia entre sus radios atómicos debe ser inferior al 15%. La solubilidad será mayor cuanto menor sea la afinidad química y cuando más próximas sean susvalencias. Solución por inserción.- los átomos de soluto se colocan en el interior de la red cristalina del disolvente. El soluto suelen ser elementos con menor radio atómico (H, N, C) y el disolvente los metales de transición (Cr, Mn, Fe, Co, Ni). Las estructuras cristalinas que favorecen esta solución son la FCC y la HCP. Son más resistente y duras que los elementos sin alear como por ejemplo, laferrita (C en Fe α) y la austenita (C en Fe γ).

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3. SISTEMAS, COMPONENTES Y FASES
Un sistema material es todo elemento, compuesto o conjunto susceptible de sufrir transformaciones físico-químicas. Pueden ser homogéneos (se conservan las propiedades físicas en cualquier parte del sistema, sal común en agua) o heterogéneos (las propiedades físicas varían en distintas partes del sistema,agua-hiero). Cada una de las sustancias que forman un sistema se denomina componente. Cada una de las partes homogéneas de un sistema que se diferencia físicamente del resto es una fase. El número de variables que podemos modificar libremente se llama grados de libertad. Para calcular el número de fases que pueden coexistir en equilibrio en un sistema se utiliza la regla de las fases de Gibbs: F+N=C+2Siendo: F = nº de fases; N = grados de libertad; C = nº de componentes
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4.

DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO O DE FASES

Es la representación gráfica de las presiones, temperaturas y composiciones para las cuales las fases son estables. Representan la relación entre la...