Apuntes Tema 10: Diagramas de Fases PDF

TEMA 8: MATERIALES METÁLICOS. LECCIÓN 10: DIAGRAMAS DE FASES. Definición: Fase: región macroscópicamente homogénea que difiere en estructura y/o composición de otra región. Diagrama de Fase: representación gráfica de las fases presentes en un sistema material a varias temperaturas, presiones y c...

TEMA 8: MATERIALES METÁLICOS. LECCIÓN 10: DIAGRAMAS DE FASES. Definición: Fase: región macroscópicamente homogénea que difiere en estructura y/o composición de otra región. Diagrama de Fase: representación gráfica de las fases presentes en un sistema material a varias temperaturas, presiones y composiciones. - A partir de los diagramas de fases se puede obtener: las fases presentes en el sistema a diferentes composiciones y temperaturas bajo condiciones de enfriamiento lento (equilibrio), la temperatura a la cual las diferentes fases comienzan a fundirse y la presencia de fenómenos de alotropía o polimorfismo en estado sólido. La Regla de las Fases o Regla de Gibbs: F+P=C+2 Donde: - F: grados de libertad (Freedom). o Es decir, número de variables que podemos modificar sin que varíe la fase presente dentro de la región. o Si f=2: podemos variar el porcentaje (eje x) y la temperatura (eje y). - P: número de fases presentes (Phases). - C: número de Componentes. o Normalmente C=2 (Siempre que la aleación sea de 2 elementos) A presión P=cte.=1 atm: - F + P = C + 1 (regla de fases condensada) Soluciones sólidas: - Solución: mezcla macroscópicamente homogénea de un soluto disperso en un solvente.  o Al mezclarse dos o más sustancias en estado líquido puede que sean totalmente solubles, parcialmente solubles o totalmente insolubles. - Solución sólida: solución donde ambas sustancias son sólidas. o Ofrece la posibilidad de orden. o Al solidificar puede ocurrir: ▪ Que se formen nuevos compuestos químicos. Ejemplo: ▪ Que la solubilidad sea total. ▪ Que la solubilidad sea parcial. ▪ Que la solubilidad sea nula. (todas estas posibilidades quedan reflejadas en los diagramas de fases) Diagramas de fases binarios: Los diagramas son mapas temperatura-composición (a P=cte.) que se obtienen a partir de series de curvas de enfriamiento. Permiten predecir las transformaciones entre fases y la microestructura resultante.  - Regiones monofásicas: o La composición química de la fase coincide con la composición total de la aleación original. o Físicamente, la aleación estará constituida por 100% de fase líquida homogénea o bien 100% de fase sólida homogénea. - Regiones bifásicas: o A la temperatura de interés para la aleación considerada se construye la línea de reparto /isoterma), que conecta dos fases a través de la región bifásica. ▪ Composición química (CX): donde corta la isoterma con la línea de cada fase, leída en el eje horizontal de porcentajes. ▪ Proporción de cada fase: se calcula en base a la Regla de la Palanca: 𝐿í𝑛𝑒𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎 𝑙𝑎 𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑟𝑖𝑎 (𝑌) %𝐶𝑋 𝐹𝑎𝑠𝑒𝑋 = 𝐼𝑠𝑜𝑡𝑒𝑟𝑚𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡𝑎 Desarrollo de microestructuras: Tipología de los diagramas de fases: - Inmiscibilidad total en estado líquido. o Inmiscibilidad: que se no puede mezclar. Dicho de una sustancia, que no se disuelve, que queda en fases separadas (dos líquidos) o formando una suspensión. - Miscibilidad parcial en estado líquido. o Los diagramas contienen un punto monotéctico. ▪ Pto. Monotéctico: punto invariante (grados de libertad, F=0) en el que un líquido se transforma en otro líquido y un sólido. ▪ 𝐿1 → 𝐿2 + 𝛼 - Solubilidad total en estado sólido y líquido. o Da sistemas isomorfos. o Tanto la zona de líquido como la de sólido está presente a lo largo de todo el eje de porcentaje. - Solubilidad total en estado líquido y nula en estado sólido. o Da un diagrama eutéctico.  ▪ Pto. Eutéctico: punto invariante (grados de libertad, F=0). Un líquido se transforma en dos sólidos diferentes. ▪ 𝐿→𝛼+𝛽 - Solubilidad total en estado líquido y parcial en sólido. o Diagramas con eutéctico: o Microestructura: - Diagramas con punto peritéctico. o Peritéctico: punto invariante (F=0) en el que un líquido y una fase sólida se transforman en otra sólida distinta. ▪ 𝐿+𝛼→𝛽 - Diagramas con punto eutectoide. o Eutectoide: punto invariante (F=0) en el que un sólido se transforma en otros dos sólidos diferentes. ▪ 𝛾 →𝛼+𝛽 - Diagramas con punto peritectoide. o Peritectoide: punto invariante (F=0) en el que dos sólidos se transforman en otro sólido diferente. ▪ 𝛼+𝛽 → 𝛾