ingeniería de los metales

UNIDAD II:
CONTROL DE LA MICROESTRUCTURA EN LOS MATERIALES

Solidificación
El proceso de enfriamiento es un material es de suma importancia en la creación de un sólido con propiedades mecánicas adecuadas. Se puede decir que así haya sido creado " enfriado", así se comportará.

El proceso de Solidificación tiene lugar en dos fases:
Nucleación: Formación de pequeños núcleosCrecimiento: Los núcleos crecen hasta crear la estructura cristalina



Solidificación en materiales puros:
 Los metales puros, a diferencia de las aleaciones metálicas, poseen una temperatura de fusión bien definida, por lo que, al ser enfriados en equilibrio, toda la masa metálica solidifica a una misma temperatura,  .  Esta temperatura se mantiene constante durante el cambio de fase y esseguida de un enfriamiento en estado sólido. Los metales, sin embargo, normalmente son enfriados bajo condiciones de no equilibrio. En estas condiciones, los núcleos sólidos comenzarán a formarse a una temperatura menor que, requiriendo entonces de un subenfriamiento. La evolución de la temperatura en función del tiempo durante la solidificación se ilustra en una curva de enfriamiento típica en lafigura 2.


Figura 2. Curva de enfriamiento
           
Se observa que, luego del subenfriamiento representado por , el material sufre un leve aumento de temperatura hasta llegar a la temperatura de fusión. Esto ocurre ya que, cuando existe suficiente sólido formado, éste libera una cantidad apreciable de calor latente de transformación, lo que eleva la temperatura del material hasta. Una vezalcanzada, la temperatura permanece constante durante la solidificación. El fenómeno de aumento de temperatura después del subenfriamiento recibe el nombre de recalescencia.

Salificación en soluciones solidas:


A las mezclas de dos o más metales o de un metal y un no metal se les denominan aleaciones, de las cuales el tipo más simple es el de las soluciones sólidas, que no son más que unsólido que consta de dos o más elementos dispersos atómicamente en una estructura monofásica. En general hay dos tipos de soluciones sólidas que pasamos a describir brevemente:

a) Soluciones sólidas por sustitución

En este tipo de soluciones sólidas, átomos de soluto son sustituidos por átomos de disolvente en las posiciones de la red cristalina. De este modo, la estructura cristalina delelemento disolvente permanece inalterada, pero las posiciones cristalinas se pueden distorsionar debido a la presencia de átomos de soluto, tanto más cuanto mayor sea la diferencia entre los diámetros de los átomos de disolvente y soluto

b) Soluciones sólidas de inserción:

En este tipo de soluciones sólidas, los átomos de soluto encajan en los espacios (o intersticios) que hay entre los átomosdel disolvente. Las soluciones sólidas de inserción pueden formarse cuando uno de los átomos es mucho mayor que el otro.

Los ejemplos más usuales de átomos que suelen formar soluciones sólidas de inserción son el oxígeno, carbono, nitrógeno e hidrógeno, El ejemplo más importante de solución sólida de inserción es aquella en la que átomos de carbono se insertan en la red cristalina del hierrodando lugar a una aleación denominada acero


Diagrama de fases isomorfos:
Un diagrama de fases muestra las fases y sus composiciones para cualquier combinación de temperatura y composición de la aleación. Cuando en la aleación sólo están presentes dos elementos, se puede elaborar un diagrama de fases binario. Se encuentran diagramas de fases binarios isomorfos en varios sistemas metálicos ycerámicos. En los sistemas isomorfos, sólo se forma una fase sólida; los dos componentes del sistema presentan solubilidad sólida ilimitada.
Diagrama de fases Eutéctico:

Los primeros investigadores en aplicar estas técnicas fueron Sekiguchi y Obi quienes obtuvieron mezclas eutécticas y soluciones sólidas por fusión de fármacos de baja solubilidad con substancias fisiológicamente inertes,...