examenes de materiales

Universidad Simón Bolívar
Departamento de Ciencia de Materiales
MT-6312, SOLIDIFICACION.
Profesor Omar Quintero Sayago.

SOLIDIFICACIÓN
CONTENIDO
Tema IV:
1.-

Solidificación de metales puros.

p2

1.1.-

Criterios de Inestabilidad de la interfaz líquido-sólido.

“3

2.-

Solidificación de Aleaciones.

“7

2.1.-

Características Fundamentales.

“7

2.2.-Redistribución de Soluto.

“8

2.3.-

Inestabilidad de la Intercara Líquido-Sólido en Aleaciones.

“ 18

2.4.-

Efectos Microestructurales debidos a Redistribución de Soluto.

“ 21

2.4.1.- Crecimiento Celular de la Intercara Líquido-Sólido.

“ 23

2.4.2.- Crecimiento Dendrítico de la Interfaz Líquido-Sólido.

“ 28

3.-

Segregación.

“ 33

3.1.-

Microsegregación.

.”34

3.2.-

Macrosegregación.

“ 46

3.2.1.- Segregación por Gravedad.

“ 46

3.2.2.- Efecto Ludwig-Soret.

“ 48

3.2.3.- Segregación Normal.

. “ 48

3.2.4.- Segregación Inversa.

“ 49

3.2.5.- Pecas.

“ 50

3.2.6.- Bandeado.

“ 51

3.3.-

Modelos de Macrosegregación en Lingotes.

“ 52

4.-

Espaciado entre Dendritas.

“ 53

4.1.-

Espaciado entreBrazos Dendríticos Primarios.

“ 53

4.2.-

Espaciado entre Brazos Secundarios.

“ 58

4.3.-

Predicción Microestructural.

“ 62

4.4.-

Coherencia Dendrítica.

“ 63

5.-

Referencias Tema IV.

“ 64

Universidad Simón Bolívar
Departamento de Ciencia de Materiales
MT-6312, SOLIDIFICACIÓN
Profesor Omar Quintero Sayago.

SOLIDIFICACIÓN
TEMA IV

1.-

SOLIDIFICACIÓN DEMETALES PUROS
(1,2)

Cuando un metal puro solidifica bajo condiciones cercanas al equilibrio

, toda la masa se cristaliza a una

misma temperatura, conocida como temperatura de solidificación, Tf, que es constante y que se mantiene constante
mientras se libera todo el calor latente de transformación; una vez que el metal ha solidificado ocurre el enfriamiento. Sin
embargo, cuando elmetal puro considerado anteriormente se solidifica bajo condiciones de no equilibrio, los cristales
sólidos no se forman a la temperatura de solidificación, sino que ocurre a una temperatura T menor que Tf, lo que implica
el requerimiento de un subenfriamiento

cinético
ΔTk = (Tf - T)

(4-1),

definido e ilustrado mediante una curva de enfriamiento en la figura 4.1.

Fig. 4.1

Una vezproducida la nucleación del sólido, evento que sucede a la temperatura TN, detectable cuando en la curva
derivada del termopar cercano al borde de extracción de calor, (dT/dt) vs t se crea una brusca desviación de la linealidad
de la pendiente, figura 1.21. Cuando hay suficiente cantidad de sólido, se produce la liberación de una cantidad apreciable
del calor latente de transformación, figura3.7.c, lo que conduce a un aumento en la temperatura del sistema hasta cercana
a la del equilibrio de solidificación, Tf, y aquí permanece constante, hasta que toda la masa líquida haya solidificado. Este
fenómeno de aumento de temperatura desde el inicio de la solidificación se denomina Recalescencia, figura 3.7.c.

En la figura 4.1, se detallan los eventos descritos en la figura 3.7.c hasta3.7.e y que están definidos en la
ecuación (3.12). Tanto la solidificación como la fusión son transformaciones entre los estados cristalográficos y nocristalográficos de un metal o aleación; estas transformaciones, por supuesto, constituyen el fundamento de las
aplicaciones tecnológicas al vaciado de lingotes, al vaciado de piezas, a la colada continua de metales y aleaciones, al
crecimientomonocristalino de semiconductores, al crecimiento unidireccional de aleaciones mixtas (composite alloys), y
a los procesos de soldadura.
Para que ocurra la solidificación del metal, sólo es necesario disipar el calor latente de solidificación, ΔH, que se
puede lograr mediante las siguientes formas: (a), por conducción desde el sólido, hacia un sumidero de calor; (b), por
conducción hacia el...