Ejercicios Y Soluciones Diagramas Fases

Fundamentos de Ciencia de Materiales
DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO

Problemas Tema 4

1.- Con el diagrama de equilibrio Cu-Ni que se adjunta, describir el enfriamiento
lento de una aleación del 30% de Ni y determinar su composición a 1200ºC.
2.- Una aleación compuesta de 2 Kg de Cu y 2 Kg de Ni se fundió y posteriormente
se enfrió lentamente hasta 1300ºC. Utlizando el diagrama de equilibrio delsistema
Cu-Ni, calcular la concentración y el peso de las fases presentes a dicha
temperatura.
3.- Con el diagrama de equilibrio Cu-Ni, haga el análisis de fases para una aleación
del 50% de Cu a: 1400ºC, 1300ºC, 1200ºC 1100ºC.
4.- El Pt y el Au son totalmente solubles tanto en fase líquida como sólida; el punto
de fusión del Pt es 1774ºC y el del Au es 1063ºC. Una aleación formada por el 40%
de Au,comienza a solidificar a 1599ºC, dando cristales que contienen un 15% de
Au. Otra aleación, que contiene 70% de Au, comienza a solidificar a 1399ºC,
formando cristales con un 37% de Au.
a) Dibujar el diagrama de equilibrio del sistema Au-Pt, indicando los puntos,
líneas y zonas características del mismo.
b) Dada una aleación del 50% de Au, determinar las fases existentes y sus
proporciones relativas a1300ºC.
5.- Suponiendo la misma aleación del problema anterior, definir el intervalo de
temperaturas de la soldificación y su composición a temperatura ambiente. Si el
enfriamiento no se verificara en condiciones de equilibrio, ¿cual sería el mayor
gradiente de concentración que podría aparecer en los granos segregados?
6.- El Bi (Tf = 271.4ºC) y el Sb (Tf = 630.5ºC) son metales totalmentesolubles en
fase líquida y sólida. Mediante análisis térmico se han obtenido los siguientes
resultados:
ALEACION (% de Sb)
10
20
30
40
50
60
70
80
90

TRA de LIQUIDO (ºC) TRA de SOLIDO (ºC)
345
400
450
490
525
550
575
590
615

280
300
315
335
360
380
420
465
530

Con estos datos construir el diagrama de equilibrio, indicando las fases que
coexisten y los grados de libertad de cada zona del diagrama.Fundamentos de Ciencia de Materiales
DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO

Problemas Tema 4

Suponiendo una aleación del 45% de Sb, se pide:
a) Transformaciones que experimenta en un enfriamiento lento desde el
estado líquido hasta temperatura ambiente.
b) Dibujar su curva de enfriamiento y solidificación.
c) Si dicho enfriamiento no se verifica en condiciones de equilibrio, ¿cual será
la máxima diferencia deconcentración entre el centro de un grano y su
periferia?
d) ¿A qué temperatura habrá un 50% de la aleación en fase líquida?
c) Calcular el % de fases a 400ºC.
7.- El Bi (Tf = 271ºC) y el Cd (Tf = 321ºC) son totalmente solubles en fase líquida y
totalmente insolubles en fase sólida, formando un eutéctico a 143ºC con un
contenido en Cd del 40%.
Dibujar el diagrama de equilibrio del sistema,indicando los puntos, líneas y zonas
características y sus grados de libertad, suponiendo que las líneas del diagrama son
rectas.
a) Indicar el proceso de solificación y su curva de enfriamiento para una
aleación que contiene el 10% de Cd.
b) En una aleación con un 25% de Bi, trazar la curva de enfriamiento y
determinar el porcentaje de fases a 200ºC y a temperatura ambiente.
c) Calcular los porcentajesde fases presentes en la aleación de composición
eutéctica y su densidad, sabiendo que la densidad del Bi es 9.80 g cm-3 y la
del Cd es 8.65 g cm-3.
8.-El sistema de aleaciones Sb (Tf =630.5ºC) - Pb (Tf = 327.4ºC), forma una
eutéctica con un 13% de Sb y a una temperatura de solidificación de 247ºC.
Suponiendo que las líneas del diagrama son rectas y que estos metales son
insolubles en fase sólida,trazar el diagrama de fases.
Determinar para estas tres aleaciones: 40% de Pb, 87% de Pb y 95% de Pb:
a) Curva de enfriamiento y transformaciones desde líquido hasta temperatura
ambiente.
b) Porcentajes de fases a temperatura ambiente para todas.
c) Si en este sistema el enfriamiento no pasa por estados de equilibrio, ¿qué
defecto se produce?
9.- Una aleación compuesta por 1 Kg de Pb y 1Kg de Sb...