solificacion

UNIDAD 3: SOLIDIFICACIÓN
Se conocen diversos cambios de fase. La solidificación es uno de ellos. Para que ocurra un cambio de fase,
debe haber una “fuerza impulsora” que promueva el cambio, pero existe otra “fuerza” que se opone al mismo
y limita la “velocidad” con que este cambio ocurre. Hay dos tipos de nucleación:
-

Nucleación homogénea. Los núcleos aparecen al interior de la matriz dela fase original. En el
caso de la solificación, al interior del líquido.
Nucleación heterogénea. Los núcleos aparecen alrededor de impurezas; de cuerpos extraños o
algún otro tipo de heterogeneidad. Por ejemploen la zona de contacto del líquido con las
paredes de un molde

SOLIDIFICACIÓN
Se denomina solidificación al paso de fase líquida a sólida. En general, los productos metálicos seprocesan en una primera etapa en estado líquido, luego pasan al estado sólido en moldes o por colada
continua. El proceso de solidificación determina la calidad del producto final, pues si el material queda
defectuoso en esta etapa, será muy difícil y a veces imposible, efectuar las correcciones en un procesamiento
posterior.
Los defectos más frecuentes de la etapa de
fusión y solidificaciónson: poros; microgrietas;
inclusiones no metálicas; segregación de elementos de
aleación; formas y tamaños de granos muy heterogéneas
(por ejemplo: granos muy alargados y granos pequeños);
rechupes (huecos debidos a la contracción del metal
líquido al solidificarse y que no han sido llenados por más
metal líquido).

V

líquido subenfriado
líquido
sólido amorfo
contracción

sólidocristalino

La solidificación va acompañada de un fuerte
cambio en el volumen, lo que puede dar origen a los
Tf
T
Tg
defectos ya indicados. En la figura Nº 4, se muestra este
cambio para un metal puro y se la compara con un
Figura Nº 4
material que debiera solidificar a la misma temperatura,
pero que por alguna razón no cristaliza, transformándose en un sólido amorfo. En la figura, Tf es latemperatura de solidificación; Tg es la temperatura de “transformación a vidrio” del material amorfo yV es el
volumen específico. La diferencia entre el metal y el sólido amorfo es que a Tf sólo el metal sufre fuerte
contracción volumétrica. Esta contracción se debe a que los átomos se ordenan o reacomodan para formar
cristales. Este reacomodo es fácil en los metales ya que su estructuracristalina es simple; en estado líquido
son muy fluidos y las velocidades normales de enfriamiento son lo suficientemente lentas para permitir la
cristalización. En casos excepcionales, en que el enfriamiento es muy rápido, como ocurre al enfriar pequeñas
gotas de metal líquido, se puede obtener un metal amorfo en estado sólido. Los vidrios por su parte, que
provienen de líquidos de altaviscosidad que impide la reordenación atómica, se contraen gradualmente, de
manera que no es perceptible el momento en que se atraviesa Tf y sólo a muy baja temperatura (Tg) hay un
cambio de pendiente en la curva que indica un cambio de estado.
NUCLEACIÓN DE UN SÓLIDO A PARTIR DEL ESTADO LÍQUIDO.
En su estado cristalino, los materiales presentan orden de largo alcance, que se caracteriza por laregularidad del espaciado atómico en distancias considerables. La transformación líquido-sólido es un
proceso, en que aparecen “racimos” de la fase sólida dentro del líquido antes de que se produzca la
solidificación; durante este proceso se produce el crecimiento de esos núcleos hasta conformar todo el
volumen.

Aún cuando los cristales metálicos que se depositan a partir del líquido poseensimetría interna,
comúnmente son de geometría externa irregular debido a la desigualdad en las velocidades de crecimiento y a
las restricciones mutuas últimas etapas del proceso de cristalización.
A cualquier temperatura por debajo de la de equilibrio, será termodinámicamente posible la nucleación,
pues la energía libre del sólido es menor que la del líquido. Sin embargo la reacción de transición...