DIAGRAMAS DE FASES

Fases

Ferrita es una solucin slida compuesta de

Fe

Perlita es Fe3C casi puro

Componentes : Fe y C

(4.579 torr) y (0.0098C)

Diagrama de Fases PT (Presin- Temperatura)

Equilibrio entre Lquido y Vapor

Equilibrio entre Lquido y Slido

Diagrama de Fases PT del Fe

El Fe y el Fe tienen

estructuras cristalinas BCC.

El Fe tiene una estructura FCC

Regla de las fases de Gibbs

Variables de estado

P + F = C + 2 P + F = C + 1

P = nmero de fases que pueden coexistir en el sistema

C = nmero de componentes F = grados de libertad

P + F = C + 2 3 + F = 1 + 2

F = 0 Punto Invariante

2 + F = 1 + 2 F = 1

Univariante

1 + F = 1 + 2 F = 2

Bivariante

Hierro Puro

INVARIANTE (sin grados de Libertad)

Curvas de Enfriamiento

Meseta o regin de confinamiento trmico

Sub-enfriamiento

Enfriamiento de Fe puro a 1atm

BCC

BCC

FCC

Gran importancia en la fabricacin de

aceros

DIAGRAMAS DE

FASES BINARIOS

Reglas de Hume- Rothery

lEl tamao de los tomos NO debe diferir en ms de un 15%

l Los elementos no deben formar compuestos EN no debe ser grande

lLa estructura cristalina debe ser la misma

lDeben tener la misma valencia

INVARIANTE

No se afecta la microestructura

con T o X

Solo una variable puede

modificarse

Diagrama Binario con solubilidad TOTAL

(1050C y 20% Ni)

Confinamientos trmicos

Curvas de Enfriamiento Diagrama de Fases en Equilibrio

Las aleaciones se solidifican en un

intervalo de temperaturas

REGLA DE LA PALANCA

Los porcentajes en peso de las fases en cualquiera de las regiones de doble fase de un diagrama de fases en equilibrio binario, se pueden calcular usando la regla de la palanca.

Las cantidades relativas se calculan mediante un equilibrio de masas.

Xl +Xs = 1 Wo = Xl Wl + XsWs

Wo = (1 Xs) Wl + XsWs Wo = Wl Xs Wl + Xs Ws

Fraccin en peso de la fase slida Xs = Wo Wl / Ws-Wl

Del mismo modo, Wo = Xl Wl + Xs Ws

combinando con Xs = 1 - Xl

Fraccin en peso de la fase lquida Xl = Ws Wo / Ws- Wl

Xl = O-S / L-S Xs = L-O / L-S

Una aleacin de cobrenquel contiene 47% en peso de Cu y 53% en peso de Ni y est a 1300C. a) Cul es el porcentaje en peso de cobre en las fases slida y lquida a esta temperatura? b) Qu porcentaje en peso de la aleacin de Ni es lquida y qu porcentaje es slida?

SISTEMAS DE

ALEACIONES BINARIAS

EUTCTICAS

EUTEKTOS

Evolucin de Microestructura

TAMAO DE GRANO FINO

Diagrama Eutctico con Solubilidad parcial en

estado slido

Solucin Slida

= tomos de B en solucin

slida dentro de la red cristalina

de A

La fase slida son Soluciones Slidas y

Regla de la Palanca

Punto Eutctico

Pb-Sn : Eutctica Binaria con Solubilidad Parcial

Aleaciones comunes para soldadura

Soluciones slidas terminales

DIAGRAMAS DE

FASES BINARIOS

Coexiste (19.2% Sn), (97.5% Sn) y lquido (61.9%

Sn)

Punto INVARIANTE

REACCIN EUTCTICA

REACCIN INVARIANTE

Hipoeutcticas Hipereutcticas

HIPOEUTECTICA

Curva de enfriamiento aleacin 60% Pb y 40% Sn

Morfologas Eutcticas

Lamelar Varilla

Globular Acicular

Evolucin Microestructural que

evita la reaccin Eutctica

Bordes de grano

Realice un anlisis de fases de la solidificacin en el equilibrio de la aleacin Sn-Pb en los puntos: composicin eutctica, en c (40% Sn- 230), en d (40% Sn y 183 +T), y en e (40% Sn y 183 - T)

SISTEMAS DE ALEACIONES

BINARIAS PERITCTICAS

Fusin Incongruente

Peritctico

AB L + B

Esta reaccin se presenta como parte de los diagramas de equilibrio ms complicados si los puntos de fusin de los dos componentes son completamente diferentes.

En la reaccin peritctica, una fase lquida reacciona con una fase slida para formar una fase slida nueva y diferente.

ALEACIN Fe- Ni

Punto Peritctico

Lquido homogneo de Fe-4.3% Ni

comienza a formarse el slido

A esta temperatura todo el lquido reacciona con toda la fase slida para producir una nueva fase slida de 4.3 % de Ni

MICROESTRUCTURAS

ENFRIAMIENTO RPIDO

Hiperperitctica 60% Ag-40% Pt

SISTEMAS BINARIOS MONOTCTICOS

Reaccin monotctica fase Lquida se transforma en

una fase Slida y en otra Lquida

T ambiente soluciones slidas terminales de Pb casi puro (0.007 % Cu) y Cu (0.005 % de Pb).

Pb - Cu

punto eutctico

Reaccin Monotctica

Aleacin monotctica de fundicin de Cu-36% Pb

reas claras son matrices

ricas en Cu del constituyente monotctico.

reas oscuras

son porcin rica en Pb

Eutectoide (eutectoide) +

Fabricacin de Aceros

Reaccin Eutectoide

ferrita (CC), austenita ()(FCC), cementita (Fe3C) y

ferrita (BCC)

Solubilidad mxima de C

La cementita (intermetlico):

6.67% C y 93.3% Fe. Es duro y frgil

0.09 % a 1495

Acero Eutectoide

DIAGRAMAS BINARIO Y

FORMACIN DE COMPUESTO y

FASES INTERMEDIAS

DIAGRAMA GENERAL

Compuesto intermediario

MgO-Al2O3

MgAl2O4

Fase Intermedia

Compuesto Intermedio se forma entre metales INTERMETALICO

Deberan ser estequiomtricos pero hay desviaciones Si aparecen como una lnea Estequiomtricos

Si ocupan un rango de composicin No- Estequiometria

Pueden tener mezcla de enlaces: Inico-metlico; Covalente- metlico

Intermetlico MgNi2 es un

compuesto de punto de fusin

congruente

Mg2Ni es un compuesto de punto de fusin

incongruente

DIAGRAMAS DE FASES

TERNARIOS

Arena

P=1atm Lneas de

contorno de temperatura

sobre el tringulo