diagramas de equilibrio 1

DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO BINARIOS
(Diagramas de fases)

Fase
Una fase de un material, en términos de su microestructura, es una
región que difiere en estructura y/o composición de otra región.

Aleación polifásica
Aleación monofásica

Definición de Fase
Parte de un sistema cuya composición (naturaleza y concentración de
constituyentes) y organización atómica (estructura cristalina o amorfa) sonfijas. Es decir, parte homogénea de un sistema cuyas características
físicas y químicas son comunes.
Una fase tiene las siguientes características:


La misma estructura y ordenamiento atómico en todo el material.



Tiene en general la misma composición y propiedades en su interior.

Hay una interfase definida entre la fase y cualquiera de las otras
fases circundantes.


Agua líquida
aguaHielo
Vapor de agua

Solución sólida:
Fase sólida formada por la combinación de dos o más elementos que
están atómicamente dispersos, formando una única estructura (fase) y
de composición variable (por ser una solución, hay un rango de
solubilidad).

Solubilidad de soluciones sólidas:


Solubilidad total (completa)



Solubilidad parcial o limitada



Insolubilidad total

a) Solubilidad totalb) solubilidad limitada c) insolubilidad total

Límite de solubilidad
Para una temperatura específica, existe una concentración máxima de
átomos de soluto que se disuelven en el disolvente para formar una
solución sólida.

Solubilidad del azúcar en un jarabe de agua azucarada

Tipos de soluciones sólidas

Solución sólida sustitucional:
los átomos de B ocupan
posiciones de la red A

Soluciónsólida intersticial: los
átomos B ocupan posiciones
intersticiales de la red A

Solución sólida sustitucional:
En las soluciones sólidas sustitucionales, los átomos de soluto sustituyen
en términos de posición, a los átomos de la matriz.
Para que un sistema de aleación, como el de Cu-Ni, tenga solubilidad
sólida ilimitada, deben satisfacerse ciertas condiciones conocidas como
las Reglas de Hume-Rothery:
El radio atómico de cada uno de los dos elementos no debe diferir en
más del 15%,para minimizar la deformación de la red.


Los elementos no deben formar compuestos entre sí. Es decir, no
debe haber diferencias apreciables en la electronegatividad de cada
elemento.




Los elementos deben tener la misma valencia.

La estructura cristalina de cada elemento de la disolución sólida debe
ser lamisma


Diagramas de fases
Son representaciones gráficas de las fases que están presente en un
sistema de materiales a varias temperaturas, presiones y composiciones.

De los diagramas de fases se puede obtener la siguiente información:
Mostrar que fases están presentes a diferentes composiciones y
temperaturas


Determinar la temperatura a la cual una aleación enfriada bajo
condiciones deequilibrio comienza a solidificar y el rango de temperatura
en el que se presenta la solidificación.




Conocer la temperatura a la cual fases diferentes comienzan a fundir.



Un diagrama de fases muestra las fases y sus composiciones en
cualquier combinación de temperatura y composición de la aleación.



Se tienen 3 tipos de diagramas:
•

Tipo I: Solubilidad total al estado sólido y liquido•

Tipo II: Solubilidad total al estado liquido e insolubilidad al estado
sólido

•

Tipo III: Solubilidad total al estado liquido y solubilidad parcial al
estado sólido.

Tipo I: Solubilidad total al estado sólido y liquido

a)

Temperatura liquidus y solidus

b)

Fases presentes

c)

Composición de cada fase

d)

Cantidad de cada fase (regla de
la palanca)

e)

Solidificación de aleacionesa)

Temperatura liquidus y solidus
La temperatura liquidus o de
líquido se define como aquella
arriba de la cual un material es
totalmente líquido.
La temperatura solidus o de
sólido, es aquella por debajo de la
cual esa aleación es 100% sólida
La diferencia de temperaturas
entre la de líquido y la de sólido es
el intervalo de solidificación de
la aleación

b) Fases presentes
El diagrama de...