Ingenieria de Materiales

UNIDAD 5. FUNDAMENTOS DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS.

5.1. DIAGRAMAS DE FASE BINARIOS Y TERNARIOS.
Gran parte de la información acerca del control de la estructura de las fases en un determinado sistema se presenta
de manera simple y concisa en lo que se denomina un diagrama de fases, también denominado diagrama de
equilibrio. Existen tres parámetros controlables externamente que afectan laestructura de las fases: temperatura,
presión y composición. Los diagramas de fases se construyen graficando diferentes combinaciones de estos
parámetros.
Conceptos Básicos
Componente: Los componentes son metales puros, compuestos o ambos, de los cuales se compone una aleación. Por
ejemplo, en un latón Cu-Zn, los componentes son cobre y zinc.
Sistema: Puede hacer referencia a dos significados. Enprimer lugar, puede referirse a un cuerpo específico de
material en estudio (por ejemplo, una cuchara de acero fundido). O bien, puede referirse a una serie de posibles
aleaciones de los mismos componentes, pero sin considerar la composición de la aleación (por ejemplo, el sistema
hierro-carbono).
Soluto: Componente o elemento de una disolución presente en una composición menor. Se disuelveen el disolvente.
Solvente: Componente o elemento de una disolución presente en una composición mayor. El solvente disuelve al
soluto.
Límite de solubilidad: Es la concentración máxima de soluto que se puede añadir sin que se forme una nueva fase.
Disolución sólida: Consiste en átomos de por lo menos dos tipos diferentes, en donde los átomos de soluto ocupan
posiciones sustitucionales ointersticiales en la red del disolvente, conservando la estructura cristalina del disolvente.
Fase: Es una porción homogénea de un sistema que tiene características físicas y químicas uniformes. Todo material
puro es de una fase (monofásico), al igual que cualquier disolución sólida, líquida o gaseosa. Por ejemplo, una
disolución líquida de azúcar en agua es de una sola fase. Una disoluciónsobresaturada de azúcar en agua tiene dos
fases: azúcar (sólida) y la solución de azúcar en agua (líquida). También, una sustancia puede existir en dos o más
formas polimórficas (por ejemplo, si tiene estructuras cúbica de cuerpo centrada y cúbica de caras centrada). Cada
una de estas estructuras es una fase separada porque sus características físicas respectivas son diferentes.
Energía Libre: Es unapropiedad termodinámica, función de la energía interna de un sistema y su entropía
(aleatoriedad o desorden de los átomos o moléculas del sistema).
Sistema en Equilibrio: Un sistema se dice que está en equilibrio si su energía libre es mínima, para una combinación
específica de presión, temperatura y composición. Desde el punto de vista macroscópico, significa que las
características delsistema no cambian con el tiempo. Es decir, el sistema es estable. Un cambio de temperatura,
presión y/o composición en un sistema en equilibrio, conducirá a un aumento en la energía libre y a un posible
cambio espontáneo a otro estado de menor energía libre.

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Equilibrio metaestable: En algunos sistemas sólidos, la velocidad a la cual se alcanza elequilibrio (estado de mínima
energía) es tan lenta que no siempre se logra en un tiempo razonable. En estos casos, y a los fines prácticos, el
sistema logra un equilibrio “metaestable” que puede persistir indefinidamente, o bien, experimentan cambios muy
ligeros o casi imperceptibles a medida que pasa el tiempo. Un ejemplo de equilibrio metaestable es el diamante (la
forma estable es el grafito).Microestructura: Se refiere a la estructura que se revela por observación microscópica directa, por medio del
microscopio óptico o electrónico. Una microestructura se caracteriza por el número de fases presentes, sus
proporciones y la manera en que se distribuyen. La microestructura de una aleación depende de: elementos aleantes
presentes, concentraciones, temperatura y tratamiento térmico...