Diagramas de Fase en Ciencias de Materiales
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Questions and Answers

¿Cuál es el término que se refiere a la cantidad máxima de soluto que admite una disolución sólida a una temperatura y presión determinadas?

  • Regla de Hume-Rothery
  • Fase
  • Sistema
  • Límite de solubilidad (correct)

En un sistema, ¿qué representa un componente?

  • La porción homogénea de una aleación
  • La fase que contiene dos tipos de átomos
  • Un elemento o compuesto que forma parte de la aleación (correct)
  • La cantidad de soluto en una disolución

¿Cuál de las siguientes condiciones afecta el comportamiento de un sistema en relación al límite de solubilidad?

  • Forma de la aleación
  • Velocidad de agitación
  • Temperatura y presión (correct)
  • Condiciones de luz

La coexistencia de más de una fase en un sistema ocurre cuando se alcanza:

<p>El mínimo de energía libre (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se entiende por solución sólida?

<p>Un conjunto de al menos dos tipos de átomos en la misma fase (C)</p> Signup and view all the answers

Las reglas de Hume-Rothery son asociadas principalmente con:

<p>La miscibilidad de aleaciones metálicas (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre en un sistema en equilibrio a nivel de energía?

<p>Se encuentra en el mínimo de energía libre (C)</p> Signup and view all the answers

En un sistema Fe-C, ¿cuál es un ejemplo de soluto y disolvente?

<p>Fe como soluto y C como disolvente (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué indica la línea liquidus en un diagrama de fase binario?

<p>Separa líquido de la región de líquido-sólido. (A)</p> Signup and view all the answers

En un sistema binario, ¿cuáles son las variables independientes que se consideran?

<p>Temperatura y concentración. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se representa en los extremos de un diagrama de fase binario isoformo?

<p>El comportamiento de los componentes puros. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre las fases en un diagrama de fase binario?

<p>Se pueden identificar tres regiones en el diagrama. (A)</p> Signup and view all the answers

Para determinar la composición de las fases en un área bifásica, ¿cuál es el primer paso a seguir?

<p>Trazar rectas de reparto o isotermas. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué proceso se lleva a cabo al enfriar lentamente una aleación isomórfica, comenzar a solidificarse a 1270 ℃?

<p>La fase sólida se enriquece en Cu. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué información se puede obtener de un diagrama de fases binarios?

<p>Las fases presentes a una composición y temperatura determinada. (A)</p> Signup and view all the answers

Al trazar la recta de reparto, ¿qué se debe hacer después de identificar segmentos de cada fase?

<p>Trazar perpendiculares hasta el eje horizontal. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre con los núcleos de la fase sólida durante el crecimiento?

<p>Crecen consumiendo líquido en condiciones favorables (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el efecto del enfriamiento rápido en la microestructura de las aleaciones isomórficas?

<p>Genera una distribución heterogénea de componentes en sólido (B)</p> Signup and view all the answers

En un sistema binario eutéctico, ¿cuántas fases pueden coexistir a la temperatura eutéctica?

<p>Tres fases (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de estructura se forma en la solidificación por capas en aleaciones con enfriamiento rápido?

<p>Estructura en capas con diferente composición (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la característica principal de la microestructura en sistemas eutécticos con menos de 2 wt% de Sn?

<p>Se nuclea cristales de la fase α (D)</p> Signup and view all the answers

Para una aleación 40 wt% Sn - 60 wt% Pb a 150℃, ¿qué propiedades se deben determinar?

<p>Fases presentes, composición y cantidad relativa (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede al cruzar la línea de solvus en sistemas eutécticos?

<p>Se generan precipitaciones de la fase β (D)</p> Signup and view all the answers

En un enfriamiento lento de aleaciones, ¿qué tipo de microestructura se forma?

<p>Estructura en capas con capas ricas en componentes de menor Tm (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué caracteriza a la microestructura eutéctica?

<p>Capas alternas de fases α y β (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de reacciones implica la transformación de una fase sólida en dos fases sólidas distintas?

<p>Reacciones eutectoides (C)</p> Signup and view all the answers

En un sistema peritéctico, ¿qué ocurre durante la reacción?

<p>Una fase sólida reacciona con un líquido para formar otra fase sólida (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre las transformaciones incongruentes es correcta?

<p>Hay una variación en la composición de las fases formadas (A)</p> Signup and view all the answers

En un diagrama de fase, ¿qué representan las disoluciones sólidas terminales?

<p>Un componente predominante (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal diferencia entre reacciones eutécticas y eutectoides?

<p>Las eutécticas involucran un líquido y dos sólidos, las eutectoides solo sólidos (A)</p> Signup and view all the answers

Las reacciones eutécticas pueden describirse como:

<p>Una fase líquida que se transforma en dos sólidos (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué indica el diagrama de fases con respecto a las solubilidades en un sistema binario?

<p>Las solubilidades pueden variar dependiendo de la temperatura y composición (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes fases se menciona en el diagrama de fase de Fe-C?

<p>δ-ferrita (B), α-ferrita (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué propiedad mecánica se asocia con la cementita en el diagrama de fase de Fe-C?

<p>Dura y frágil (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el rango de contenido de carbono en los aceros según la clasificación?

<p>0.008-2.14 wt% (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué fases son más solubles en la estructura BCC del Fe-C?

<p>Carbono (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes estabilizadores se menciona para el diagrama de fase de ZrO2?

<p>Ca (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de microestructura se busca en los aceros utilizados para herramientas?

<p>Mezcla de cementita y ferrita (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué característica magnética tiene la ferrita por debajo de 768 ℃?

<p>Magnética (A)</p> Signup and view all the answers

Dentro del diagrama de fase eutéctico, ¿qué material es insoluble en alumina?

<p>Mg (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Phase

A homogeneous portion of a system.

Solution Solid

A mixture of at least two types of atoms in the same phase.

Component

An element or compound in an alloy.

Solubility Limit

The maximum amount of solute (at a given temperature and pressure) a solution can hold before a second phase forms.

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Alloy

A mixture of two or more elements, at least one of which is a metal.

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Phase Equilibrium

When a system is at the minimum free energy with specific composition, temperature, and pressure.

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Hume-Rothery Rules

Guidelines for predicting the miscibility (solubility) of metallic elements in solid solutions.

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System (in materials science)

A series of possible alloys made from the same components.

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Phase Diagrams

Graphical representations showing the equilibrium phases at different temperatures, compositions, and pressures.

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Binary Phase Diagrams

Phase diagrams for two-component systems, where independent variables are temperature and composition (pressure is usually constant).

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Liquidus Line

Boundary in a phase diagram separating the liquid phase from the liquid+solid phase region.

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Solidus Line

Boundary in a phase diagram separating the solid phase from the liquid+solid phase region.

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Isomorphous System

Binary system where one component dissolves completely in another at all compositions.

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Lever Rule

Method used in phase diagrams to determine the relative amounts of different phases.

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Phase Composition

Composition of a particular phase at a given temperature and composition in a phase diagram.

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Tie-Line

A horizontal line drawn across a two-phase region in a phase diagram to determine the composition of each phase.

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Solid phase growth

Solid phase nuclei grow, consuming liquid during solidification.

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Homogeneous solid phase

Slow cooling allows sufficient diffusion for a uniform solid phase.

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Rapid cooling (alloy)

Prevents composition changes in the solid, leading to layered solidification with varying composition.

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Cooling rate (solidus shift)

Faster cooling than diffusion shifts the solidus line (melting point), causing more liquid.

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Eutectic systems

Alloy systems with a specific composition that solidifies at a single temperature (eutectic point).

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Eutectic microstructures

Multiple solid phases form a specific pattern during solidification of an eutectic system.

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Eutectic composition

Specific composition where the eutectic reaction occurs.

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Eutectic phase determination

Determining the phases, composition, and relative amounts at a given temperature in a eutectic system.

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Eutectic Composition

The specific composition of a liquid mixture that forms a solid mixture (of two phases) at the lowest possible temperature.

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Eutectic Microstructure

Alternating layers of two different solid phases in an alloy formed during cooling of a eutectic mixture.

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Eutectic Reaction

A phase transformation where a liquid phase transforms into two different solid phases at a specific temperature and composition.

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Hypo-eutectic/Hyper-eutectic

Alloy compositions below or above the eutectic composition respectively.

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Eutectoid Reaction

A solid-state phase transformation where a solid phase transforms into two other solid phases at a specific temperature and composition.

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Peritectic Reaction

A phase transformation where a liquid phase and a solid phase react to form a new solid phase at a specific temperature and composition.

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Congruent Transformation

Phase transformation without a change in overall composition.

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Incongruent Transformation

Phase transformation that results in a change in the composition of the phases involved.

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Eutectic point

A specific composition and temperature in a phase diagram where a liquid solidifies into two different solid phases simultaneously.

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Spinel phase

An intermediate, non-stoichiometric phase in ceramic materials, often containing different metal ions.

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Fe-C diagram

Phase diagram crucial for understanding steels, showing the phases (ferrite, austenite, cementite) at different temperatures and carbon concentrations.

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Insoluble components

Components in a phase diagram that do not dissolve or mix.

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Steel classification

Categorization of steel based on carbon content (e.g., iron, steel, cast iron).

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Polymorphism in ZrO2

Zirconia (ZrO2) having three different crystal structures.

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Carbon solubility

The amount of carbon that can dissolve in iron (ferrite or austenite) at a given temperature.

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Cementite

A hard and brittle compound of iron and carbon (Fe3C).

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Study Notes

Diagramas de Fase

  • Los diagramas de fase muestran las fases presentes en equilibrio a una temperatura, composición y presión determinadas.

Conceptos Básicos

  • Sistema: Conjunto de componentes que forman una aleación.
  • Fase: Porción homogénea de un sistema.
  • Solución sólida: Conjunto de dos o más tipos de átomos en una misma fase.
  • Componente: Elemento o compuesto que forma parte de la aleación.
  • Soluto: Componente mayoritario en una solución.
  • Disolvente: Componente minoritario en una solución.

Límite de Solubilidad

  • Es la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en un solvente a una temperatura y presión determinadas, antes de que se forme una segunda fase.

Diagramas de Fase Binarios

  • Representa la composición y temperatura de equilibrio para dos componentes.
  • Las regiones están delimitadas por líneas (líneas liquidus y solidus) que definen las zonas de las diferentes fases.
  • Se encuentran en equilibrio a una temperatura, composición y presión dada.
  • Variables independientes: T y C (temperatura y composición)

Diagramas de Fase Ternarios

  • Diagramas que representan sistemas con tres componentes.
  • Identifican las fases presentes en equilibrio a una temperatura, composición y presión dadas.

Diagramas de fase de materiales cerámicos

  • Son similares a los diagramas de fase metálicos pero con componentes cerámicos complejos, e incluyen datos de diferentes fases.
  • Los diagramas de fase para cerámicas muestran diferentes fases en distintos rangos de temperatura y composición.
  • Las variaciones en la composición pueden conducir a cambios en la microestructura del material.

Diagramas de fase Fe-C

  • Describen las fases en aleaciones de hierro y carbono, fundamental para el estudio del acero.
  • Hay diferentes fases como ferrita, austenita y cementita, cada una con diferentes propiedades mecánicas.

Transformaciones Congruentes

  • Las transformaciones congruentes implican que no hay un cambio en la composición al cambiar la fase.

Transformaciones Incongruentes

  • Las transformaciones incongruentes muestran un cambio en la composición de las fases al cambiar de fase.

Reacciones Eutécticas, Eutectoides y Peritécticas

  • Son reacciones que implican cambios en la cantidad de fases sólidas y líquidas.
  • La formación de fases difieren por su comportamiento en los diagramas de fase y las reacciones entre las fases.
  • Las reacciones eutécticas, eutectoides y peritécticas muestran la formación y transformación de una o más fases a temperaturas específicas.

Microestructura en aleaciones Fe-C

  • Las microestructuras en aleaciones Fe-C dependen de la composición y el tratamiento térmico.
  • Hay diferentes tipos de microestructuras como pearlita, ferrita y cementita que influyen en las propiedades mecánicas del acero.

Microestructura en sistemas eutécticos

  • La estructura de grano fino se forma a través de la formación eutéctica.

Microestructura en sistemas cerámicos

  • Las microestructuras en sistemas cerámicos resultan del proceso de formación, y de las interacciones de los componentes presentes.
  • Las microestructuras pueden ser influidas por el tipo de composición presentes, y las temperaturas.

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Tema 9. Diagramas de Fase PDF

Description

Este cuestionario explora los conceptos básicos de los diagramas de fase, incluyendo definiciones de sistema, fase, solución sólida y límites de solubilidad. Prueba tus conocimientos sobre el equilibrio de fases en diagramas binarios y los componentes que influyen en ellos. Ideal para estudiantes de ciencias de materiales.

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