Hierro

PRINCIPIOS DE
DIAGRAMAS DE FASES
LOS METALES
Aunque en la actualidad se están descubriendo nuevos materiales cerámicos y
plásticos que en algunas aplicaciones industriales sustituyen ventajosamente a los
metales están muy lejos de sustituirlos plenamente. El principal inconveniente del
uso de los metales está en el agotamiento de los yacimientos mineros, nuevas
necesidades industriales yla oxidación por corrosión de los mismos por parte de
ciertos agentes químicos y atmosféricos. Desde el punto de vista de su uso podemos clasificar los metales en puros y aleaciones.

Metales puros
El uso de los metales puros se centra en muy pocas aplicaciones, ya que aunque
resultan difíciles de obtener tienen buena resistencia a la corrosión y alta conductividad eléctrica que los hacenaptos para ciertas aplicaciones muy concretas.

Estructura cristalina de los metales puros
Una de las características de los metales puros es que solidifican en una estructura cristalina determinada formada a partir de un núcleo. Dependiendo de la velocidad de enfriamiento, en una pieza determinada se pueden formar más o menos
núcleos dando lugar a granos cuyo tamaño determinará ciertaspropiedades mecánicas.

ALEACIÓN
Es todo producto que resulte de la unión de dos o más elementos químicos, uno
de los cuales ha de tener carácter metálico. Para que la unión de estos elementos
se considere aleación tienen que cumplirse dos condiciones:
•

Que los elementos componentes sean totalmente miscibles en estado
líquido.

•

Que el producto resultante tenga mayoría de enlaces metálicos,(carácter metálico).

Las aleaciones mejoran notablemente las propiedades mecánicas de los metales
puros como pueden ser tenacidad, dureza, resistencia a la oxidación, etc; sin embargo se empeoran propiedades como conductividad eléctrica y térmica.

Elementos que constituyen las aleaciones
En las aleaciones, para que se produzca una solución sólida estable, es necesario
que los elementosque la constituyen formen parte de la misma red cristalina.

Para una aleación de dos elementos que poseen la misma estructura cristalina, se
denomina solvente al elemento que entra en mayor proporción, y soluto al que lo
hace en menor proporción. Cuando los elementos poseen distinta estructura cristalina, se denomina solvente al elemento que proporciona la estructura final de la
aleación.Tal y como se ha dicho, los metales puros solidifican formando una estructura
cristalina determinada, por lo tanto los átomos que introducimos han de formar
parte de esa estructura cristalina, distinguiéndose dos tipos de soluciones:
Solución sólida por sustitución: en este caso, el disolvente y soluto tienen una
estructura cristalina similar, por lo que un átomo de soluto ocupa la posición deotro átomo de disolvente en la estructura cristalina final.
Solución sólida por inserción: ocurre cuando los átomos de soluto son muy
pequeños y ocupan los huecos intersticiales del disolvente. Esto provoca un aumento de la resistencia de la aleación, ya que se hace más difícil la deformación
del producto final.

Diagramas de equilibrio o de fases
Desde el punto de vista estructural, unafase de un material, es una parte homogénea del mismo que difiere de las demás en su composición, estado o estructura.
Al conjunto de las representaciones de los estados posibles se denomina diagrama de fases.

Regla de las fases de Gibbs
La ecuación o regla de Gibbs nos permite calcular el número de fases que pueden
existir en equilibrio en cualquier sistema.

f +N =C+2
f = Es el número defases presentes en el punto de análisis.
N = Grados de libertad, es decir, el número de variables (presión, temperatura o composición en sistemas con más de un componente) que se
pueden modificar sin que varíen las fases del sistema.
C = Es el número de componentes del sistema.

Diagramas de equilibrio en las aleaciones
o

( C)

Temperatura

Líquido (L)

0% A
100% B

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Liquid...