Mecanica

DIAGRAMAS DE FASE O DE EQUILIBRIO Introducción: Las propiedades mecánicas de los materiales ingenieriles dependen fuertemente de su microestructura. Por esto, los microestructura ingenieros deberán poseer un conocimiento básico de cómo se forman las microestructuras y como estas estructuras influencian las propiedades del material. El proposito de este estudio es brindar entendimiento de lastransformaciones de fases que deben realizarse proximas al equilibrio (condiciones de enfriamientos muy lentos), por lo que los diagramas de fases pueden ser utilizados como una ayuda en la interpretación de la microestructura.

temperatura

composición
Un diagrama de fases binario muestra las fases formadas para diferentes muestras de dos elementos en un rango de temperaturas. temperaturas Lacomposición se muestra desde el 100% del elemento A a la izquierda del diagrama hasta el 100% del elemento B a la derecha del mismo. La composición de la aleación esta dada en la forma de A - x%B . Por ej.: Cu - 20%Al es 80% de cobre y 20% de aluminio. Para especificar las proporciones se pueden utilizar porcentajes en peso o porcentajes atómicos.

temperatura

Punto de fusión de A puroPunto de fusión de B puro

Punto eutéctico

composición
Las aleaciones tienden a solidificar en un rango de temperaturas, más que en una temperatura específica como en los elementos puros. En los extremos del diagrama solamente existen elementos puros (100% A o 100% B) por lo que existen puntos de fusión especificos de cada uno. .Algunas veces hay una mezcla de los elementos constituyentes quesolidifican a una unica temperatura como un elemento puro, este punto se llama punto eutéctico, Algunos diagramas de fase para aleaciones binarias simples no tienen puntos eutécticos.

líquido temperatura

Punto eutéctico

composición Si enfriamos desde el estado líquido diferentes composiciones de la aleación, registramos las temperaturas a las cuales comienzan la solidificación, y segrafican en el diagrama de fases, se puede obtener una curva de comienzo de solidificación. Esta curva unirá los tres puntos de solidificación simples y se llama linea de liquidus. liquidus

líquido
temperatura

Línea de solidus

Punto eutéctico

Linea de solvus

composición

De la misma forma que el azucar se disuelve en te caliente (solución líquida) es posible que un elemento sedisuelva en otro mientras que quida ambos permanecen en estado sólido. Esto se llama solución sólida y en general se produce hasta un pequeño porcentaje en peso. El límite de solubilidad cambia normalmente con la temperatura. Por ejemplo a la solución sólida de B en A (casi todo A) se la llama α mientras que a la solución sólida de A en B ( casi todo B) se la llama β. Algunos elementos tienensolubilidad cero como por ejemplo en Al-Si donde el Al tiene solubilidad cero en el Si.

líquido
temperatura líquido líquido

Punto eutéctico

Linea eutectica

composición

Soluciones sólidas α y β = fases terminales Línea eutéctica = temperatura eutéctica α o β + líquido = región bifasica ( solido y líquido) α + β = región bifásica ( mezcla sólida)

líquido
temperatura líquido líquidoPunto eutéctico

Linea eutectica

composición

Un diagrama de fase es un mapa de temperatura – composición que indica las fases presentes a una dada temperatura y composición. Esto se determina experimentalmente registrando las velocidades de enfriamiento en un rango de composiciones.

Preguntas
a) Qué sucede en el punto eutéctico?
1) 2) 3) 4) Alfa comienza a precipitar Beta comienza aprecipitar El líquido solidifica completamente para formar alfa y beta. Nada de lo anterior

líquido
temperatura líquido líquido

Punto eutéctico

Linea eutectica

b) La fase alfa es:
1) 2) 3) 4) “A” sólido Una mezcla de A sólido y A líquido Un poco de A disuelto en un sólido que mayoritariamente es B Un poco de B disuelto en un sólido que mayoritariamente es A

composición

c) A...