Solidificacion

SOLIDIFICACIÓN

La solidificación es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia de líquido a sólido producido por una disminución en la temperatura. Es el proceso inverso a la fusión.
En general, los compuestos disminuyen de volumen al solidificarse, aunque no sucede en todos los casos; en el caso del agua aumenta.

El estado sólido:

El estado sólido secaracteriza porque los átomos se encuentran en posiciones fijas, vibrando en función de su temperatura. Esto implica una forma y un volumen propios, y una capacidad para soportar fuerzas sin deformación aparente. Si se incrementa la temperatura de un sólido, el movimiento de sus partículas va aumentando hasta desaparecer el orden atómico cuando se alcanza el estado líquido. Aunque aún existe cierta ligazónentre los átomos del cuerpo, es mucho menos intensa que en los sólidos, lo que le confiere a los líquidos la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que los contiene.

En los metales, al igual que en otros materiales, se produce una disminución de volumen en el paso de líquido a sólido, que puede producir faltas de material llamadas rechupes. Otro defecto que puede aparecer esla formación de burbujas, que se llaman sopladuras.

SOLIDIFICACIÓN DE METALES PUROS

La solidificación de metales es un importante proceso industrial ya que la mayoría de los metales se funden para moldearlos hasta una forma acabada o semiacabada. En general, la solidificación de un metal puede dividirse en las siguientes etapas:

1. Formación de núcleos estables en el fundido(nucleación).
2. Crecimiento del núcleo hasta dar origen a cristales.
3. La formación de granos y estructura granular.

El aspecto que cada grano adquiere después de la solidificación del metal depende de varios factores, de entre los que son importantes los gradientes térmicos. Los granos denominados equiaxiales, son aquellos en que su crecimiento ha sido igual en todas las direcciones.

Cuando secalienta un metal, como con cualquier sustancia pura, se le da energía que se transforma en aumento de temperatura hasta alcanzar la temperatura o punto de fusión. Al seguir dándole energía, el metal la emplea para pasar del estado sólido al líquido, sin variación de temperatura.
Cuando el metal está en estado líquido y se le quita energía se produce la solidificación, que se produce también atemperatura constante.
Las etapas de la solidificación de un metal puro se ven en el gráfico:
Nucleación: en un principio solidifican puntos muy concretos.
Cristalización: más átomos se van agregando a esos núcleos y van formando cristales denominados dendritas, aquí los que las orientaciones cristalinas son diferentes.
Formación del grano: las dendritas van creciendo hasta que todo el metal se hasolidificado, y las zonas de encuentro van definiendo los llamados límites de grano.



SOLIDIFICACIÓN DE ALEACIONES

Los componentes de una aleación rara vez tienen igual punto de fusión, por lo que el metal de temperatura más alta tiende a solidificar antes, y el de punto de fusión menor aguanta más en estado líquido. Esto significa que la solidificación de una aleación no se realiza atemperatura constante, sino en un intervalo de temperaturas.
Para analizar el gráfico, se va a suponer que el componente de color rojo solidifica a temperatura superior que el componente amarillo.



Nucleación: los átomos que primero se solidifican serán los del material rojo.
Cristalización: se van capturando algunos átomos amarillos, pero son mayoría de rojos. Esto supone que en el líquidocada vez hay menos átomos rojos y más amarillos, es decir, aumenta la concentración de este último.
Formación del grano: para producir la solidificación de más átomos amarillos hay que disminuir cada vez más la temperatura, y la aleación acaba de pasar al estado sólido a una temperatura inferior a la que empezó.

Durante la cristalización de las aleaciones siempre se produce el fenómeno de...