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CINÉTICA DE LAS TRANSFORMACIONES DE FASE

Introducción

Casi todos los materiales están sujetos a una o más transformaciones de fase en el curso de su manufactura. Por ejemplo, el acero se fabrica en el estado líquido y experimenta una transformación al estado solido, al enfriarse a la temperatura ordinaria. Puede emplearse un tratamiento térmico posterior, con el que se logra una estructuracristalina diferente, para aumentar su resistencia, como resultado de una transformación de fase en el estado solido.

Cuanto mas importantes san las propiedades de un material, mas probabilidades habrá de que se utilice una transformación de fase en su proceso formativo. Un aspecto diferente de las transformaciones de fase es su aparición indeseada durante algunos usos de los materiales. Pocosde estos se emplean en sus condiciones de equilibrio y es por ello que pueden ocurrir transformaciones de fase de diversas clases en un grado apreciable, con tendencia hacia el equilibrio. Las transformaciones de fase no deseadas pueden ocurrir especialmente a temperaturas elevadas o en medios circundantes reactivos.

Cinética de las transformaciones de fase

La mayor parte de la informacionsobre el control de la miscroestructura o estructura de fases de una aleacion particular se encuentra recopilada en el llamado diagrama de fases, de equilibrio o diagrama constitucional.
A partir de las transformaciones de fase, de los cambios que ocurren entre fases al modificar la temperatura, se originan la mayoria de las microestructuras, lo que implica la transformacion de una fase a laotra o la aparicion radica en la posibilidad de la prediccion de la transformacion y de la microestructura resulatnte, que pueden estar o no en equilibrio.
Los diagramas de equilibrio de fases representan la relacion entre la estructura y la composicion y las cantidades de fases en equilibrio.
Cada transformación o cada reacción química entraña el reacomodo de un grupo de átomos en unaconfiguración nueva y más estable. En muchos casos, para que estos se lleven a cabo, las sustancias reactivas o los átomos deben ser activados a un estado de energía más elevada, para que se produzca el proceso en forma espontánea. La energía mínima que elevara la energía libre de un átomo o molécula al estado señalado, de modo que traspase el límite de energía, se llama energía de activación. Estocorresponde al último grado del límite de energía. La rapidez de una reacción o de un proceso dependerá del número de moléculas o partículas que poseen energía térmica suficiente para alcanzar el límite de energía, así como de la frecuencia o velocidad a la cual estas moléculas o átomos cruzaran dicho limite. La probabilidad de que un átomo posea energía suficiente para saltar el límite de energía, secalcula por la ley de distribución de Maxwell – Boltzmann.

Las transformaciones de fase incluyen los cambios que ocurren en tres fases, y que resultan en la aparición o desaparición de una fase, o en la transición de una fase a otra. Una fase puede definirse como una parte homogénea, físicamente diferente de un sistema, separada de las otras partes de dicho sistema por superficies limítrofesdefinidas. Un sistema homogéneo es aquel en el que las propiedades en una escala macroscópica o dada son las mismas de un punto a otro o cambian de una manera continua, de tal modo que no existe discontinuidad o cambios repentinos dentro del sistema. Debido a que la materia existe en tres estados de agregación, las fases se clasifican en solida, liquida y gaseosa. En cualquier sistema solo es posible unafase gaseosa, debido a que todos los gases son miscibles, y todas las propiedades de una mezcla de gases, ya sean químicas o físicas, serán las mismas o variaran de una manera continua. En forma similar, una mezcla de dos o más líquidos miscibles o una disolución solida de dos o más sólidos serán sistemas de una fase o sistemas homogéneos. Por otra parte, un sistema compuesto de más de una...