Sesión 01 TF
Sesión 01 TF
Sesión 01 TF
Sesión 01
Diagramas de Fase
Resultados de Aprendizaje
MOTIVACIÓN
• Ingresar a www.menti.com
Fase
DEFINICIÓN DE FASE
Composición
Sistema
FIJAS
Organización
atómica
FÍSICAS QUÍMICAS
CARACTERÍSTICAS
Agua líquida
agua Hielo
Vapor de agua
Solución sólida:
c) Insolubilidad total
a) y b) Cu y Ni líquidos son totalmente solubles entre sí, las aleaciones sólidas de Cu y Ni tienen
solubilidad completa
c) En aleaciones Cu y Zn que contienen más de 30% de Zn se forma una segunda fase por la
solubilidad limitada del Zn en el Cu
Límite de solubilidad
Para que un sistema de aleación, como el de Cu-Ni, tenga solubilidad sólida ilimitada,
deben satisfacerse ciertas condiciones conocidas como las Reglas de Hume- Rothery:
El radio atómico de cada uno de los dos elementos no debe diferir en más del 15%,para
minimizar la deformación de la red.
Los elementos no deben formar compuestos entre sí. Es decir, no debe haber
diferencias apreciables en la electronegatividad de cada elemento.
Los elementos deben tener la misma valencia.
La estructura cristalina de cada elemento de la disolución sólida debe ser la misma
Ejemplo:
1. Con base en las condiciones de Hume-Rothery, ¿Cuál de los siguientes sistemas se
esperaría exhibiera una solubilidad sólida ilimitada?. Razona la respuesta.
Diagramas de fases
Son representaciones gráficas de las fases que están presente en un sistema de materiales
a varias temperaturas, presiones y composiciones.
Una sustancia pura puede existir en las fases sólida, líquida y vapor, dependiendo de las condiciones de
temperatura y presión.
Tipo I
Tipo II
Tipo III
La temperatura liquidus o de
líquido se define como aquella
arriba de la cual un material es
totalmente líquido.
La temperatura solidus o de
sólido, es aquella por debajo de la
cual esa aleación es 100% sólida
La diferencia de temperaturas
entre la de líquido y la de sólido es
el intervalo de solidificación de
la aleación
b) Fases presentes
Ejemplo:
Considere el diagrama de
fases del cobre-níquel y la
aleación de composición C0 a
1250°C, donde C y CL
representan la concentración
de níquel en el sólido y en el
líquido y W y WL las
fracciones de masa de las
fases presentes.
En primer lugar, tratándose de una aleación bifásica, la suma de las fracciones de las fases presentes
debe ser la unidad:
W WL 1
En segundo lugar, las masas de los componentes (Cu y Ni) deben coincidir con la masa total de la
aleación
W C WL CL C0
Se puede aplicar la regla de la palanca en cualquier región de dos fases de un diagrama de fases binario.
Se utiliza para calcular la fracción relativa o porcentual de una fase en una mezcla de dos fases.
Los extremos de la palanca indican la composición de cada fase (es decir, la concentración química de
los distintos componentes)
Ejemplos:
Esta segregación puede reducirse mediante un tratamiento de homogenización, que consiste en calentar por
tiempo prolongado la pieza sólida, para que por difusión se homogenice el contenido de soluto.
Ejemplo
El punto de intersección
de las líneas liquidus, se
denomina punto
eutéctico.
temperatur a eutéctica
Líquido solído A sólido B
enfriamien to
Ejemplo
El Bi y el Cd son totalmente solubles en fase líquida y totalmente insoluble en fase sólida,
formando un eutéctico a con un contenido en Cd del .
Dibujar el diagrama de equilibrio del sistema, indicando los puntos, líneas y zonas
características y sus grados de libertad, suponiendo que las líneas del diagrama son rectas.
a) Indicar el proceso de solidificación y su curva de enfriamiento para una aleación que
contiene el de Cd.
b) En una aleación con un de Bi, trazar la curva de enfriamiento y determiner el
porcentaje de fases a y a temperature ambiente.
c) Calcular los porcentajes de fases presentes en la aleación de composición eutéctica
Ejemplo
Para las aleaciones As-15% Au,
aleación de composición eutéctica y
As-85% Au, Comenzando a 1100 ºC y
a intervalos de 50 ºC, hasta 500 ºC,
suponiendo que prevalecen
condiciones de equilibrio, determinar
(a) las fases presentes (b) la
composición de cada fase (c) la
cantidad de cada fase (d) la
microestructura
Reacción eutéctica:
temperatur a eutéctica
Líquido solución sólida solución sólida
enfriamien to
a) Aleaciones de
solución sólida
b) Aleaciones que
rebasan el límite de
solubilidad
c) Aleaciones hipoeutécticas
d) Aleación eutéctica
Ejemplos:
2)
Ejemplos:
Una
aleación compuesta por 1 kg de Pb y 1 kg de Sb se fundió y se enfrió lentamente hasta .
Aplicar el diagrama de equilibrio del problema anterior para determinar:
a) Las fases que contienen la aleación
b) Las concentraciones de cada fase
c) Las cantidades en peso de cada fase
Ejemplo
En una aleación Pb-15% Sn que se solidifica lentamente, determine:
a) La composición del primer sólido que se forma
b) La temperatura de liquidus, la del solidus, la de solvus y el
intervalo de solidificación
c) Las cantidades y composiciones de cada fase a 260 ºC
d) Las cantidades y composiciones de cada fase a 183 ºC
e) Las cantidades y composiciones de cada fase a 184 ºC
f) Las cantidades y composiciones de cada fase a 182 ºC
g) Las cantidades y composición de cada fase a 25 ºC
h) Repetir de a hasta g para una aleación Pb-70% Sn
Ejemplo
En una aleación Cu-10% Ag que se solidifica lentamente, determine:
a) La composición del primer sólido que se forma
b) La temperatura de liquidus, la del solidus, la de solvus y el
intervalo de solidificación
c) Las cantidades y composiciones de cada fase a 1000 ºC
d) Las cantidades y composiciones de cada fase a 850 ºC
e) Las cantidades y composiciones de cada fase a 781 ºC
f) Las cantidades y composiciones de cada fase a 779 ºC
g) Las cantidades y composición de cada fase a 600 ºC
h) Repetir de a hasta g para :aleación Cu-30% Ag y Cu-80% Ag
Ejemplo:
Esta regla representa un criterio para el número de fases que coexistirán dentro de un
sistema en equilibrio, y se expresa por la ecuación simple