materiales

6. Diagramas de fases en aleaciones metálicas
6.1. Conceptos fundamentales
6.2. Ejemplos de diagramas de fases
6.2.1. Sistemas isomórficos binarios
6.2.2. Endurecimiento por dispersión. Reacciones de tres fases.
6.2.3. Sistemas eutécticos binarios
6.3. Diagramas de fases de interés industrial
6.3.1. El sistema hierro––carbono
6.3.2. El factor tiempo en las transformaciones de fase
6.3.3.Diagramas temperatura-tiempo-transformación (T.T.T.)
6.3.4. Diagramas de transformación por enfriamiento continuo (C.C.T.)
6.3.5.Propiedades mecánicas de los diferentes microconstituyentes del
acero
6.3.6. Tratamientos térmicos de los aceros

Propiedades físicas de una aleación metálica son función de la
composición química y de la microestructura

Aleaciones: Hierro-Carbono (aceros),Cu-Ni, Aluminio-Magnesio, etc
Microestructura se puede establecer (en la mayor parte de los casos) a
partir del diagrama de fases de la aleación

Diagrama de fases

Microestructura

Propiedades

Diagrama de fases: Resume de forma gráfica los rangos de temperatura y
composición en los ciertas fases o mezclas de fases existen en condiciones
de equilibrio termodinámico

Fase (F)
Es unaporción homogénea de un sistema caracterizado por una estructura y una organización atómica
constante y por tanto con características físicas y químicas uniformes. Esta región aparece limitada por una
superficie a través de la cual las propiedades cambian bruscamente.
Un elemento puro en un estado de agregación determinado (sólido, líquido o gas) constituye una fase. Cuando el
agua y el hieloestán juntos en un recipiente, existen dos fases separadas; son físicamente distintas aunque sean
químicamente idénticas. Si una sustancia puede existir en dos o más formas (por ejemplo el elemento químico hierro, que
puede cristalizar tanto en la estructura fcc como en la bcc) cada una de estas formas es una fase con diferentes
propiedades físicas. Sin embargo dos componentes químicamentediferentes sí se pueden mezclar completamente (por
ejemplo una mezcla de etanol y agua) formando así un líquido monofásico; por esta misma razón una mezcla de agua y
aceite es un sistema bifásico formado por dos líquidos no miscibles.

Componentes (C)
Son el número mínimo de especies químicas necesarias para determinar la composición de las fases. Por
ejemplo en una aleación de cobre y cinc(latón) los componentes son el cobre y el cinc. Sin embargo en el agua, existe un
único componente (H2O) y no dos (H y O) ya que, por tratarse de un compuesto químico , las proporciones entre H y O se
mantienen constantes
Grados de libertad (L)
En un sistema en equilibrio, es el número de variables intensivas (presión, temperatura, concentraciones) que se
pueden modificar en un amplio intervalosin producir la aparición de nuevas fases o la desaparición de las
existentes; corresponde por ello al número de variables, controladas experimentalmente, que se deben
especificar para definir completamente el estado del sistema.

Equilibrio de fases
Este concepto termodinámico se describe en términos de la función energía libre de Hemholtz del sistema, cuyo valor a
volumen constante y paracada temperatura, depende de la energía interna (U) y de la entropía (S) (F=U-TS). Un sistema
está en equilibrio si la energía libre es mínima en condiciones específicas de temperatura, presión y composición. En
sentido macroscópico, esto significa que sus características no cambian con el tiempo sino que se mantienen
indefinidamente; es decir, el sistema es estable.
El término equilibrio defases se refiere a la situación de equilibrio termodinámico correspondiente a un sistema que
tenga más de una fase. La energía libre y los diagramas de fases aportan información acerca de las características del
equilibrio de un determinado sistema, pero no informan acerca del tiempo necesario para alcanzar dicho equilibrio.
En muchos sistemas sólidos, ocurre que el estado de equilibrio nunca...