solidificacion

FUNDAMENTOS DE SOLIDIFICACIÓN
La solidificación se entiende como el paso de líquido a
sólido de un material y con esto la formación de una o
varias fases cristalinas.
Fases de la solidificación.Líquido

Gérmenes

Núcleos

Crecimiento

Etapas en la formación de gérmenes
El crecimiento de la fase sólida depende de la velocidad
con que los átomos del líquido llegan al límite de la
interfasesólido-líquido, ( Frente de solidificación).
El Frente de solidificación se desplaza perpendicular y
opuesto al flujo de calor.
En estado líquido, los átomos de esta fase se mueven a
altas velocidades encomparación con los átomos en
estado sólido, debido a su alta energía cinética.
Cuando la temperatura del líquido comienza a disminuir,
se forman gérmenes o embriones.
Los gérmenes pueden o no crecer,dependiendo de la
cantidad de átomos en el aglomerado y de la disminución
de temperatura.

Solidificación de metales puros

Nucleación y energía libre de Gibbs (G)
Se presenta cuando los gérmenesadquieren un tamaño crítico, convirtiéndose en
núcleos los cuales tienen toda la posibilidad de crecer.
En el paso de líquido a sólido ocurre un cambio en la energía libre de Gibbs del metal
Este cambioocurre debido a que los átomos pasan de un estado desordenado a
altas temperaturas, para dar lugar a una estructura cristalina.

Energía libre de Gibbs en la nucleación homogénea
Donde .
G: Energíalibre de Gibbs
E : Energía interna del sistema
PV : Trabajo = Presión x Volumen
T : Temperatura absoluta
S : Entropía
L: Calor latente de fusión
H: Entropía

G= E+PV-TS

Como H = E + PV

G = H – TSCambio total de energía libre de Gibbs en el proceso de solidificación

∆G = ∆H – Tf ∆S

y

∆S =

L
Tf

∆G = ∆H − L

Temperatura de
solidificación

Calor de
fusión (L)

Energía
superficial
(σ)

Máxenfriamiento
observado,

Metal ↓
Unidades →

°C

°K

J/cm3

J/cm2

∆T (°C)

Pb

327

600

280

33.3 x 10-7

80

Al

660

933

1066

93 x 10-7

130

Ag

962

1235

1097

126 x 10-7

227

Cu

1083

1356...