Segregacion

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ZACATECAS
INGENIERIA EN MATERIALES





SOLIDIFICACIÓN

5.1 Segregacion

Docente: Ing. Omar Rocha Echavarría
Presenta: Liliana Saucedo Rodríguez

Zacatecas, Zac. 25 de mayo 2012

UNIDAD 5. DEFECTOS DE SOLIDIFICACIÓN

5.1 SEGREGACIÓN

Un aspecto a considerar durante el proceso de solidificación es la segregaciónde soluto, que se refiere a las diferencias en concentración de soluto en regiones específicas de la pieza, que persiste como una microestructura de vaciado; sus orígenes se esquematizan en la figura 5.1 donde se correlaciona el enfriamiento en el rango líquido-sólido con la formación de una dendrita de fase primaria.

Fig. 5.1.1 Orígenes de la segregación

Esto se debe a la redistribucióndel soluto durante la solidificación, lo que además, genera la concentración de otros solutos en el líquido remanente, debido a que la segregación ocurre tanto con respecto a elementos aleantes como impurezas. El modelo final se puede observar ya sea como un gradiente composicional en una monofase o como concentración local de una segunda fase.

La segregación surge a consecuencia de un periódicoenriquecimiento y/o disminución de elementos soluto ocasionado por el avance del frente de solidificación bajo condiciones de estado no-estacionario, para determinar la naturaleza y la cantidad de esa segregación de soluto. En el caso de la macrosegregación, es de gran importancia el gran intervalo de flujo de fluído del líquido sin solidificar.

Los factores constitucionales que producen unafuerte tendencia a segregación del soluto, son: amplios rangos de solidificación; pendientes suaves de las líneas de liquidus; y baja solubilidad en el estado sólido. Aún cuando la inherente tendencia a la segregación está dada por el coeficiente de distribución, tanto el grado como el modo de segregación dependen de las condiciones de solidificación de la pieza, lo que incluye a la velocidad deenfriamiento; al modo en que se desarrolla la estructura de granos; y al movimiento de los cristales junto a los efectos producidos por fuerzas de diversa índole sobre el líquido remanente. [1]

5.1.1 SEGREGACIÓN EN ALEACIONES METÁLICAS COLADAS

La inherente tendencia que tiene un sistema de aleaciones, se representa mediante el coeficiente de distribución en el equilibrio, debido a que laredistribución del soluto durante la solidificación genera la concentración de otros solutos en el líquido remanente, debido a que la segregación ocurre tanto con respecto a elementos aleantes como a las impurezas. El modelo final se puede observar ya sea como un gradiente composicional en una monofase o como concentración local de una segunda fase. [1]

Cuando solidifica una aleación, una reglamás o menos general aplicable es que los elementos de soluto, presentes como elementos de aleación o como impurezas, son más solubles en el estado líquido que en el estado sólido. Este hecho conduce usualmente a una segregaci6n de los elementos de soluto en la fundición terminada. Hay dos maneras básicas de ver la falta de uniformidad resultante del soluto. Primero, como el líquido se vuelveprogresivamente más rico en soluto, según progresa la solidificación, las concentraciones de soluto en las fundiciones solidificadas tienden a elevarse en aquellas regiones que solidifican al último (centro del lingote).

En una aleación de Cu – 40% Ni al enfriarla con rapidez, el primer sólido que se forma contiene 52% de Ni, al llegar a la temperatura liquidus (figura 5.1.2). Al enfriarse a 1260°C,la línea de enlace indica que el líquido contiene 34% de Ni, y el sólido que se forma a esta temperatura contiene 46% de Ni. Como la difusión tiene lugar con rapidez en los líquidos, es de esperarse que la línea de enlace indique con exactitud la composición del líquido. Sin embargo, en los sólidos la difusión es comparativamente lenta. El primer sólido que se forma seguirá teniendo un 52% de...