Termodinamica Metalúrgica

Portafolio Equilibrio II

Pablo Zambrano
201004114-K
Equilibrio II –IWC137
Profesor Waldo Valderrama
Introducción

En el presente portafolio se exponen diferentes ejercicios tipo, de distintos temas vistos en esta asignatura. Es posible que no se encuentren algunos temas, ya que solo se presentan los conocimientos adquiridos de mejor manera. Si bien pueden haber omisiones, estas podránser aclaradas en la instancia correspondiente a la defensa de este portafolio, así como también temas no presentados.

Equilibrio de fase.
Comenzaremos exponiendo un ejercicio e iremos subiendo un poco la dificultad para explicar como enfrentarnos y poder utilizar los diagramas de fases entregados.
Fe(α) + Fe3C
Fe(α) + Fe3C

En la parte (a), analizando solo las fases presentes, vemos quecon el 1% de C a 600[°C] (punto rojo) tenemos ferrita y cementita, y con la misma composición a 960[°C] tenemos solo austenita. Esto lo vemos de la siguiente manera, de una fase se puede pasar si previamente pasamos por una fase de composición mixta, es decir, en la zona del punto verde hemos dicho que solo existe Austenita, pero como explicamos no puede haber aparecido solo austenita de una vez,primero debe haber estado en composición con otra fase, y justamente la zona del punto amarillo está compuesta por ferrita (Fe(α)) y austenita. La zona purpura es de Ferrita pura. Y luego tenemos la zona del punto azul, y como hemos explicado, esta zona debería tener por lo menos austenita mas otra fase, y así es, esta zona posee austenita más cementita.
Para determinar las composicionesutilizamos lo que se llama como regla de la palanca. Esta regla simplifica de sobre manera la obtención de las composiciones, y nos dice que la composición de una fase con la otra es el lado contrario al que se encuentra. Es decir, en el caso de la composición del 1% de C a 600[°C] vemos que la ferrita es la que está al lado izquierdo es decir, le corresponde la composición que está dada por el ladoderecho. Esto sería el lado derecho partido por el total.
%Fe α=6,67-16,67-0,067*100=85,87%
Vemos que el “total” es la composición máxima de carbono dada en el gráfico, menos lo que puede disolverse, que en este caso es un dato entregado al principio del problema.
Luego, la composición de Cementita podemos calcularla de la misma manera, o mas simple aun, restar el valor numérico del porcentaje,es decir, 0.8587 a un valor correspondiente al 100% , es decir, 1.
%Fe3C=1-0,8587*100=14,13%
Como habíamos señalado anteriormente, a 960[°C] solo tenemos Austenita.
En la parte (b) tenemos una concentración de 2% de C, y sabemos que en este sector (punto azul) tenemos conviviendo austenita y cementita, como la austenita la tenemos al lado izquierdo, por regla de la palanca tenemos,%Austenita= 6,67-26,67-1,5*100=90,33%
Luego la composición de Cementita será
%Cementita=1-0,9033*100=9,67%
Extra:
En el diagrama podemos identificar distintos puntos, que clasificamos según las fases presentes, por ejemplo, vemos que entre la zona verde y roja podemos pasar directamente, bajo ciertas condiciones de concentración y temperatura, y este punto, por pasar de un sólido (austenita) a otrosdos solidos distintos (ferrita y cementita) se le conoce como Eutectoide.
Así, de la misma manera, tenemos otros puntos donde tenemos transformaciones de una fase a otra, de forma particular, tenemos los puntos eutecticos, que son donde de dos solidos pasamos a un líquido, peritectico, donde tenemos un sólido y un líquido pasando a un sólido.

Seguimos con otro ejercicio.

Para comenzar,diremos que CL y Cα son las concentraciones de liquido y de solido respectivamente.
Llamaremos CLA y CLB las concentraciones de A y de B en la fracción líquida.
Si obtenemos la composicion de la fase solida, por regla de la palanca, quedaria:
Wα= Co-CLCα-CL
Ahora, si esta composición de solido, la aplicamos para el componente A, nos queda:
WαA=0,6-CLA0,87-CLA
Reemplazando los valores,...