Transformaciones de fase

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

División de Ingeniería Metalúrgica

Academia de Metalurgia Física

Apuntes de Transformaciones de Fase

Transformaciones de Fase

Victor Manuel López Hirata

Enero 2010

Contenido

página

Tema IIntroducción............................................................... 5

Tema II Termodinámica y Diagramas de Equilibrio................... 8
2.1 Leyes de la termodinámica.................................... 8
2.2 Concepto de Equilibrio.......................................... 15
2.3 Sistema con un componente.................................. 19
2.3.1 Energía libre como función de latemperatura................................................ 19
2.3.2 Efecto de la presión..................................... 22
2.3.2 Concepto de fuerza motriz........................... 25
2.4 Sistemas binarios............................................ ..... 27
2.4.1 Energía libre de las soluciones binarias........ 28
2.5 Equilibrio ensistemas heterogéneos....................... 46
2.5.1 Diagramas de equilibrio................................. 52
2.5.2 Diagramas de energía libre vs. composición.... 57
2.5.3 Regla de las fases de Gibbs........................... 65
2.5.4 Regla de la palanca....................................... 652.5.5 Solubilidad.................................................... 70
2.5.6 Influencia de las interfases sobre el
equilibrio...................................................... 75
2.6 Sistemas ternarios................................................. 78
2.7 Cinética de las transformaciones de fase................ 85Tema III Difusión en Estado Sólido............................................. 88
3.1 Fuerza motriz para la difusión................................ 88
3.2 Mecanismos atómicos para la difusión.................... 90
3.2.1 Difusión de átomos Substituciones................ 90
3.2.2 Difusión de átomos Intersticiales................... 97
3.3 Difusiónintersticial................................................ 97
2.3.1 Activación térmica......................................... 101
3.4 Difusión en estado estacionario.............................. 105
3.5 Difusión en estado no estacionario......................... 105
3.6 Soluciones analíticas de la segunda ley de Fick....... 107
3.7 Métodos experimentales para medirel coeficiente
de difusión............................................................. 113

3.8 Difusión substitucional.......................................... 115
3.8.1 Concentración de vacancias.......................... 115
3.8.2 Autodifusión................................................. 118
3.8.3 Determinación experimental del coeficiente
deautodifusión............................................. 119
3.8.4 Difusión de vacancias................................... 121
3.9 Difusión en aleaciones substitucionales................. 121
3.9.1 Determinación experimental del coeficiente
de Interdifusión........................................... 122
3.9.2 Determinación del coeficiente de difusiónintrínseca.................................................... 126
3.9.3 Difusión en aleaciones substitucionales
diluidas....................................................... 126
3.10 Movilidad atómica................................................ 126
3.11 Autodifusión en aleaciones................................... 127
3.12 Electrotransporte y temoemigración..................... 128...