Regla de la palanca

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REGLA DE LA PALANCA

Estas cantidades normalmente se expresan como porcentaje del peso (% peso), es una regla matemática valida para cualquier diagrama binario.

En regiones de una sola fase, la cantidad de la fase simple es 100%. En regiones
bifásicas, sin embargo, se deberá calcular la cantidad de cada fase. Una técnica es hacer un balance de materiales.

Para calcularlas cantidades de líquido y de sólido, se construye una palanca sobre la isoterma con su punto de apoyo en la composición original de la aleación (punto dado). El brazo de la palanca, opuesto a la composición de la fase cuya cantidad se calcula se divide por la longitud total de la palanca, para obtener la cantidad de dicha fase.

En general la regla de la palanca se puede escribir de lasiguiente forma:

PORCENTAJE DE FASE = brazo opuesto de palanca x 100
Longitud local de la isoterma

Se puede utilizar la regla de la palanca en cualquier región bifásica de un diagrama de fases binario. En regiones de una fase no se usa el cálculo de la regla de la palanca puesto que la respuesta es obvia (existe un 100% de dicha fasepresente).

Pasos para calcular las composiciones:

1.Dibujar la isoterma.

[pic]

2.Encontrar el largo del lado opuesto a la composición deseada.

[pic]

3.Dividir el largo del opuesto por la isoterma:

[pic]

4.El resultado se multiplica por 100.
Ejercicio

Para dejar esto más claro, se pondrá un ejemplo: Una aleación de cobre - níquel
contiene 47% en peso de Cu y 53% de Ni yestá a 1.300 °C.
(a)¿Cuál es el porcentaje en peso de cobre en las fases sólida y líquida a esta temperatura?
(b)¿Qué porcentaje en peso de la aleación es líquida, y qué porcentaje es sólida?

Solución:

a) % Cu en fase líquida: 55% Cu
% Cu en fase sólida: 42% Cu
Xs= (W0 –Wl) / (WS-Wl)

b) Para el Níquel: wo = 53%, wl = 45%, ws = 58%.
Ws= (53-45) / (58-45) = 0,62
Wl = (Ws-W0) /(Ws-Wl)= (58-53)/(58-45)= 0,38

[pic]

Diagrama Fe-C. Fases en el sistema Fe-Fe3C. En la figura 4.1 se representa el
diagrama de fases del sistema binario Fe- Fe3C para contenidos altos de hierro. El hierro sufre cambios estructurales con la temperatura antes de fundir. A temperatura ambiente la forma estable es la ferrita o Fe-α (estructura CCI). A 912 °C la ferrita sufre una transformaciónpolimórfica a austenita o Fe-γ (CCC). La austenita se transforma a otra fase CCI a 1394 °C que se conoce como ferrita-δ, la cual funde a1538 °C. Todos estos cambios se pueden observar en el eje vertical del diagrama de fases para el hierro puro. El otro eje de la figura 4.1 sólo llega al 6.70 % en peso de C, concentración que coincide con el 100 % molar del compuesto intermedio Fe3C conocido comocarburo de hierro o cementita. La parte entre el 6.70 % de C y el 100 % de C (grafito puro) no es
importante desde el punto de vista tecnológico y no se va a estudiar. El carbono en un soluto intersticial en el hierro y forma disoluciones sólidas con la ferrita (α y δ) y con la austenita (γ). La ferrita tiene una estructura CCI y en los intersticios se puede situar muy poco carbono, el máximo es un0.022 % a 727 °C. Aunque en proporción muy baja, el carbono afecta mucho a las propiedades mecánicas de la ferrita. Esta fase es relativamente blanda, ferromagnética por debajo de 768 °C, y de densidad 7.88 g/cc. La austenita (Fe-γ) de estructura CCC tiene una solubilidad máxima de carbono del 2.11 % a 1148 °C. Solubilidad aproximadamente 100 veces superior a la de la ferrita. Las transformacionesde fase de la austenita son muy importante en los tratamientos térmicos de los aceros como se verá más adelante. La ferrita-δ solo se diferencia de la α en el tramo de temperatura donde existe. Al ser sólo estable a altas temperaturas no tiene interés técnico.La cementita desde el punto de vista mecánico es dura y frágil, y su presencia aumenta la resistencia de muchos aceros.

ALEACIONES...
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