Capítulo 5 Diagramas de fase

Capítulo 5 Diagramas de fase

1. Generalidades

   • ¿Qué es una fase?
     • En un material, es una región que difiere de otra en estructura y/o composición, en términos de microestructura.
   • ¿Qué es un diagrama de fase?
     • Representación gráfica de las fases que están presentes en un sistema de materiales
       • Puede ser a varias temperaturas, presiones y composiciones.
     • ¿Qué información se puede obtener de ellos?
       • Las fases presentes a diferentes composiciones y temperaturas en condiciones de equilibrio.
       • La solubilidad, en estado sólido y en equilibrio, de un elemento o un compuesto en otro.
       • La temperatura a la cual una aleación enfriada en condiciones de equilibrio comienza a solidificar.
       • El rango de temperatura en que ocurre la solidificación.
       • La temperatura a la cual empiezan a fundirse las diferentes fases.

2. 5.1 Diagramas de fase de sustancias puras

   • ¿Qué información proporcionan?
     • Fases que existen a diferentes condiciones de presión y temperatura
       • Sólido
       • Líquido
       • Vapor
       • Punto triple
   • Ejemplos de diagramas de sustancias puras
     • Diagrama de equilibrio (PT) para el agua
     • Diagrama de equilibrio (PT) para el hierro puro

3. 5.2 Reglas de las fases de Gibbs

   • P + F = C + 2
     • *P = Número de fases que coexisten en un sistema dado
     • *C = Número de componentes del sistema
       • Es un elemento, compuesto o solución del sistema
     • *F = Grados de libertad
       • Número de variables: presión, temperatura y composición que se pueden variar de forma independiente sin alterar el estado de la fase o de las fases en equilibrio

4. 5.3 Sistemas de aleaciones isomorfas binarias

   • Aleación binaria
     • Sistema de dos componentes, por ejemplo acero al carbón
   • Sistema isomorfo
     • En estos sistemas solo existe un tipo de estructura cristalina para todas las composiciones de los componentes
   • Reglas de solubilidad en sólidos "Hume-Rothery"
     • 1. La estructura cristalina de cada elemento de la solución sólida debe ser la misma
     • 3. El tamaño de los átomos de cada elemento no debe diferir de un 15%
     • 2. Los elementos no deben formar compuestos entre sí, no debe haber diferencia de electronegatividades
     • 4. Los elementos deben tener la misma valencia
   • Ejemplo de un sistema isomorfo
     • Aleación cobre-níquel: Ambos tienen solubilidad total. Se funden a lo largo de un rango de temperaturas.

5. 5.4 La regla de la palanca

   • Se utiliza para calcular los porcentajes en peso de las fases en regiones bifásicas
     • Xl + Xs = 1
       • Xl = Fracción en peso de la fase líquida
         • Xs = (Wo-Wl) / (Ws-Wl)
       • Xs= Fracción en peso de la fase sólida
         • Xl= (Ws-Wo) / (Ws-Wl)

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