MECANICA DE MATERIALES

DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE FASES
Definición.
En termodinámica y ciencia de materiales se denomina diagrama de fase a la representación gráfica de las fronteras entre diferentes estados de la materia de un sistema, en función de variables elegidas para facilitar el estudio del mismo. Cuando en una de estas representaciones todas las fases corresponden a estados de agregación diferentes se sueledenominar diagrama de cambio de estado. En ciencia de materiales se utilizan ampliamente los diagramas de fase binarios, mientras que en termodinámica se emplean sobre todo los diagramas de fase de una sustancia pura.
Sustancia pura

Los diagramas de fase más sencillos son los de presión - temperatura de una sustancia pura, como puede ser el del agua. En el eje de ordenadas se coloca la presióny en el de abcisas 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 se pueden utilizar para calibrar termómetros.
• Los pares (presión,temperatura)que corresponden a una transición de fase entre:
o Dos fases sólidas: Cambio alotrópico;
o entre una fase sólida y una fase líquida: fusión - solidificación;
o entre una fase sólida y una fase vapor (gas): sublimación - deposición (o sublimación inversa);
o entre una fase líquida y una fase vapor: vaporización - condensación (o licuefacción);
Diagrama de fase binario
Cuandoaparecen varias sustancias, la representación de los cambios de fase puede ser más compleja. Un caso particular, el más sencillo, corresponde a los diagramas de fase binarios. Ahora las variables a tener en cuenta son la temperatura y la concentración, normalmente en masa. En un diagrama binario pueden aparecer las siguientes regiones:
Sólido puro o solución sólida
Mezcla de soluciones sólidas(eutéctica, eutectoide, peritéctica, peritectoide)
Mezcla sólido - líquido
Únicamente líquido, ya sea mezcla de líquidos inmiscibles (emulsión), ya sea un líquido completamente homogéneo.
Mezcla líquido - gas
Gas (lo consideraremos siempre homogéneo, trabajando con pocas variaciones da altitud).
Hay punto y líneas en estos diagramas importantes para su caracterización:
*Línea de líquidus, porencima de la cual solo existen fases líquidas. *Línea de sólidus, por debajo de la cual solo existen fases sólidas. *Línea eutéctica y eutectoide. Son líneas horizontales (isotermas) en las que tienen lugar transformaciones eutécticas y eutectoides, respectivamente. *Línea de solvus, indica las temperaturas para las cuales una solución sólida (α)de A y B deja de ser soluble para transformarse en (α)+sustancia pura (A ó B). *Concentraciones definidas, en las que ocurren transformaciones a temperatura constante:
1. Eutéctica
2. Eutectoide
3. Peritéctica
4. Perictectoide
5. Monotéctica
6. Sintéctica
SISTEMA ISOMORFO BINARIO (Solubilidad Sólida Completa):
Iso= mismo Morfo= Forma Binario= dos elementos
Los sistemas binarios se denominan isomorfos cuando existe solubilidad completa de losdos componentes en estado líquido y sólido. Para que ocurra solubilidad completa en estado sólido, ambos elementos aleantes deben tener la misma estructura cristalina, radios atómicos y electronegatividades casi iguales y valencias similares.
Un ejemplo importante de un sistema isomorfo de aleación binaria es el sistema cobre-níquel. El cobre y el níquel tienen solubilidad total tanto en estadolíquido como sólido. En el diagrama de la figura se muestra el diagrama de fases de este sistema en el que se representa la composición química de la aleación en tanto por ciento en peso en abcisas y la temperatura en °C en ordenadas. Este diagrama se ha determinado bajo condiciones de enfriamiento lento y a presión atmosférica y no tienen aplicación para aleaciones que sufren un proceso de...