T6Solidif0607

CTM – SOLIDIFICACIÓN

TEMA 6. SOLIDIFICACIÓN
En prácticamente todos los metales, y en muchos semiconductores, cerámicos,
polímeros y compuestos, el procesado implica la transformación de estadolíquido a sólido, al reducir la temperatura por debajo de la de SOLIDIFICACIÓN
La estructura producida durante la solidificación (forma y tamaño de granos) afecta a
las propiedades mecánicas e influye enlos tratamientos posteriores para modificarla
En la solidificación se pasa de estado líquido, con orden atómico de corto alcance, a
un estado sólido cristalino, con orden de largo alcance.
Este procesorequiere dos etapas:
NUCLEACIÓN.- Formación de pequeñas zonas sólidas en el líquido
CRECIMIENTO de los núcleos por aporte de los átomos del líquido que va
transformándose en sólido
En general, lastransformaciones de fase siguen esas dos etapas

ESTRUCTURA DEL TEMA
6.1 NUCLEACIÓN. RADIO CRÍTICO
6.2 CRECIMIENTO. TIPOS
6.3 SOLDADURA DE METALES POR FUSIÓN

CTM – SOLIDIFICACIÓN

6. 1 NUCLEACIÓN.RADIO CRÍTICO (I)
El estado energético de un sistema se caracteriza por la denominada Energía Libre G
Un sistema se encuentra en estado de equilibrio cuando G es mínima
Es de esperar que un materialsolidifique cuando el líquido se enfría por debajo de su
temperatura de fusión (Ts), pues se pasa a un estado energéticamente más favorable:
de menor energía.
Así pues, la variación de energía libreasociada a la solidificación tiene que ser
negativa:
∆G = Gsol-Gliq < 0
La variación total de energía libre correspondiente a la solidificación contempla dos
contribuciones:
—un término en volumen ∆gv,asociado a la transformación líquido-sólido
—un término en superficie, asociado a la formación de una interfase entre el sólido
y el resto del líquido, de energía superficial σ.
Si consideramos laformación de un núcleo esférico de radio r, la variación total de
3
2
energía libre se puede expresar como:
4

∆G = 3 πr ∆g v + 4πr σ

G

líquido

Sup

Vol

∆G

4
V = π r3
3

sólido

A=4πr2

r
sólido...