Diagramas De Fases

&LHQFLD GH ORV 0DWHULDOHV ± ( 'RQRVR

 ',$*5$0$6 '( )$6(6
¾ modelos que muestran las fases que deben existir en condiciones de
equilibrio termodinámico.
&RQFHSWRV IXQGDPHQWDOHV
• (VWDGRV GH OD PDWHULD

sólido
líquido
gas.

• 6LVWHPD GH DOHDFLyQ Combinación de dos o más elementos
(componentes del sistema → binarios, ternarios, etc.) que forman
soluciones sólidas dentro de unoslímites específicos (variables:
temperatura, presión y composición).
• )DVH Porción del sistema de aleación, físicamente diferenciada y
homogénea.
• 5HJOD GH ODV IDVHV:
Relación entre: N° de fases (P), N° de variables de un sistema de aleación
en equilibrio (F) y N° de componentes (C).
3)

&

Si la presión = Cte. ⇒ las variables serán sólo temperatura y composición
3)

&

•/tPLWH GH VROXELOLGDG: Concentración máxima de soluto que se
disuelve en la matriz para formar una solución sólida.
Ejemplo 1: Sistema Agua-azúcar

1

&LHQFLD GH ORV 0DWHULDOHV ± ( 'RQRVR

(QHUJtD /LEUH GH XQ VLVWHPD GH DOHDFLyQ
¾ Se usa para analizar la influencia de la composición sobre la formación
de una fase.
¾ Un sistema se encuentra en equilibrio cuando la energía libre de esesistema es mínimo.
¾ Todo cambio en la estructura atómica está relacionado con un cambio
en la energía libre.
Resumen sobre Principios Termodinámicos:
Energía interna E: suma de energía cinética y energía potencial
Entalpía H = E + PV: cambio en la energía térmica a presión constante
¾ 1ª Ley: Ley de conservación de energía: no puede ser creada ni
destruida
dE = δQ - δW = δQ - PdV
(sistemagaseoso cerrado: el cambio de energía interna es igual a la
cantidad de calor agregado menos el trabajo producido)
¾ 2ª Ley: Entropía S: relaciona el calor absorbido y el trabajo realizado
por el sistema
dS = δQ/T = (dE + PdV)/T
(todo proceso natural tiende a ocurrir solamente con un incremento en la
entropía)
¾ 3ª Ley: Energía Libre de Gibbs (F, G)
) *

(  39 ¤ 76

+  76

(F, Gde un sistema sometido a un proceso es expresado en términos de P y
T, independientes)

2

&LHQFLD GH ORV 0DWHULDOHV ± ( 'RQRVR

Ejemplo 2: Sistema Agua pura.

Diagrama de Fases
T (°C)

F, G
hielo

Ts

agua líq.
Ts = 0

fase líq.
fase sól.

T (°C)

Ejemplo 3: Atomos con dos formas de ordenamiento ; e <
¾ En ambos dG = 0

G

¾ Ordenamiento ; en HTXLOLEULR HVWDEOH
¾Ordenamiento < en HTXLOLEULR PHWDHVWDEOH

<

;

,QIOXHQFLD GH OD FRPSRVLFLyQ HQ OD HQHUJtD OLEUH GH XQD VROXFLyQ VyOLGD
¾ a cierta temperatura puede obtenerse a partir de la variación de la
entalpía menos el producto TS (G = H – TS).

Desviación negativa e ideal

Desviación positiva
3

&LHQFLD GH ORV 0DWHULDOHV ± ( 'RQRVR

Diagrama F, G v.s. composición x,
a T dado.
Fases delsistema: líq., α, β y γ
Fases estables: α, β y (α + β)
Fases inestables: líq. y γ

'LDJUDPDV GH HTXLOLEULR ELQDULRV
D 6LVWHPDV LVRPyUILFRV VROXELOLGDG WRWDO
¾ Al estado sólido, en todo el rango de composición, existe una sola fase
(no existe límite de solubilidad al estado sólido).
F

T1

F

S

L

L
A

L
xB

L

T2

T3

B

T
T1
T2

S

T3

S
L+S

S

LL+S
S

Obtención de curvas T vs. x, a partir de F vs. x, a P = cte.

4

&LHQFLD GH ORV 0DWHULDOHV ± ( 'RQRVR

Ejemplo: Sistema Cu-Ni

Curva T vs. t para solidificación de Cu puro y Cu-50 % Ni

Diagrama binario
Cu-Ni.
liquidus
coexistencia
solidus
¾ al estado sólido existe una sola fase (todos los átomos del soluto están
solubles en la matriz como átomos sustitucionales)
¾cambio de fase del estado líquido al sólido del Cu puro sucede a
temperatura constante
¾ para la aleación el cambio de fase ocurre en un delta de temperatura
¾ curva de líquidus
¾ curva de solidus
¾ curva de coexistencia (isoterma)
5

&LHQFLD GH ORV 0DWHULDOHV ± ( 'RQRVR

,QWHUSUHWDFLyQ GH ORV GLDJUDPDV GH IDVHV
¾ Para una cierta temperatura de equilibrio (T) y composición (co), se...