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4. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO Y PROCESOS DE SOLIDIFICACIÓN DE SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS.
CONTENIDO.
4.1 Introducción
4.2 Definiciones
4.3 Diagramas De Fase De Sustancias Puras
4.4 Ley De Fases De Gibbs
4.5 Regla de la palanca
4.6 Solidificación de los metales
4.7 Ejercicios
4.8 Bibliografia
4.1 Introducción.
Un diagrama de equilibrio es la representación gráfica de la temperatura enfunción de la composición química (normalmente el % en peso) de una aleación binaria. De manera práctica indica qué fases predominan en cada una de las temperaturas en función de la composición. Da mucha información de la micro-estructura de una aleación cuando se enfría lentamente (en equilibrio) a temperatura ambiente. Además, en un diagrama de fase se pueden observar los cambios que se producen enla micro-estructura y en las fases cuando varía la temperatura. Hay que recordar de nuevo que la micro-estructura final afecta notablemente las propiedades mecánicas. Los diagramas de fase son representaciones gráficas de las fases que existen en un sistema de materiales a varias temperaturas, presiones y composiciones. Los diagramas, en su mayoría, se han construido en condiciones de equilibrio(Los diagramas de equilibrio de fases se determinan mediante la aplicación de condiciones de enfriamiento lento), y son utilizados por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de los materiales.[1]
La calificación de metales y aleaciones es uno de los procesos que más identifica a la Metalurgia. Los procesos de solidificación implican el conocimiento ycontrol de las variables involucradas (por ejemplo, temperatura, composición, Velocidad de flujo, etc.) en el procesamiento de los materiales metálicos para obtener la estructura, la composición y la forma deseada de ellas.[2]
4.2 Definiciones.
 Equilibrio: un sistema está en equilibrio si no tiene lugar cambios microscópicos con el tiempo.
 Fase: una porción física homogénea y diferente deun sistema material.
 Diagrama de fases en equilibrio: representación gráfica de temperaturas y composiciones para las cuales varias fases son estables en el equilibrio. En la ciencia de materiales, los diagramas de fases más comunes describen a la temperatura versus composición.
 Sistema: una porción del universo que ha sido aislada de tal modo que sus propiedades pueden ser estudiadas.
Regla de las fases de Gibbs: establece que en el equilibrio del número de fases más los grados de libertad es igual al número de componentes más 2, P + F = C + 2. De forma abreviada, con la presión 1= atm, P + F = C + 1.
 Grados de libertad F: número de variables (temperatura composición y presión) que se pueden variar independientemente sin cambiar la fase o fases del sistema. Número decomponentes de un diagrama de fases: número de elementos que constituyen el sistema del diagrama de fases. Por ejemplo Fe-Ni un sistema de dos componentes.
 Sistema isomorfo: un diagrama de fases en el cual solo existe una única fase sólida, esto es, hay solo una estructura en estado sólido.
 Líquidus: temperatura a la cual el líquido empieza a solidificarse bajo condiciones de equilibrio.
 Sólidus:temperatura durante la solidificación de una aleación a la cual la última parte de la fase liquida se solidifica.
 Regla de la palanca: los porcentajes en pesos de las fases en cualquier región de un diagrama de fases binarios se pueden calcular usando esta regla si prevalecen las condiciones de equilibrio.
 Reacciones invariantes: transformaciones de fase en equilibrio que se suponen cerogrados de libertad.
 Temperatura Eutéctica: La temperatura a la cual tiene lugar la reaccion eutéctica.
 Composición hipo-eutéctica: Aquella que se encuentra a la izquierda del punto eutéctico.
 Composición hiper-eutéctica: Aquella que se halla a la derecha del punto eutéctico.
[1]
4.3 Diagramas De Fase De Sustancias Puras.
Un diagrama de fases nos proporciona información importante...