© Nino González-Haba Gil

- Tecnología Industrial II -

Departamento de TECNOLOGÍA

– 1 –Diagramas de Equilibrio.

IES San José (Villanueva de la Serena)

1. INTRODUCCIÓN

El entendimiento de los diagramas de fases de las aleaciones es de capital importancia porque existe una estrecha relación entre microestructura y propiedades mecánicas y porque el desarrollo de la microestructura de una aleación está relacionado con las características de su diagrama de fases. Por otro lado, los diagramas de fases aportan valiosa información sobre la fusión, el moldeo, la cristalización y otros fenómenos.

Este capítulo presenta y trata los siguientes temas: (1) terminología relacionada con diagramas de

fases y transformaciones de fase; (2) interpretación de diagramas de fases; (3) algunos diagramas de fases de aleaciones comunes y bifásicas; y (4) el desarrollo de estructuras de equilibrio, subenfriadas, para varias situaciones.

Definiciones y conceptos fundamentales

Antes de interpretar y de utilizar los diagramas de fases (o de equilibrio) conviene establecer un conjunto de definiciones y de conceptos fundamentales relacionados con las aleaciones, las fases y el equilibrio. En esta discusión frecuentemente se emplea el término componente, que es un metal y/o un compuesto que forma parte de una aleación. Por ejemplo, en un latón cobre-zinc, los componentes son el Cu y el Zn. Soluto y disolvente, también son términos comunes, disolvente representa al elemento o compuesto presente en mayor cuantía, mientras que soluto se emplea para designar el elemento o compuesto presente en menor cuantía. Sistema es otro término utilizado en este contexto y tiene dos significados. Por un lado, "sistema" se refiere a un cuerpo específico de un material considerado (p.ej., una cuchara de metal fundido), y, por otro lado, se relaciona con una serie de posibles aleaciones consistentes en los mismos componentes, pero sin referirse a las proporciones de los componentes de la aleación (p.ej., el sistema hierro-carbono).

Soluciones sólidas

Una disolución sólida consiste en átomos de dos tipos diferentes; los átomos del soluto ocupan posiciones sustitucionales o intersticiales en la red del disolvente y se mantiene la estructura cristalina del disolvente.

Las aleaciones metálicas son soluciones sólidas entre dos o más elementos. Dependiendo de la

disposición de los átomos del disolvente y soluto, nos podemos encontrar con dos tipos de soluciones:

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Solución por sustitución: los átomos del disolvente y del soluto tienen estructura cristalina similar y ambos forman parte del edificio cristalino (Fig. 3.6).

Solución por inserción: se presenta cuando los átomos de soluto son muy pequeños y se colocan en el interior de la red cristalina del disolvente (Fig. 3.7)

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Soluciones sólidas por sustitución

Las características fundamentales a tener en cuenta para la formación de soluciones sólidas por sustitución son:

- La estructura cristalina del disolvente y soluto.- Los radios atómicos.- La afinidad química.- La valencia relativa.

Para que los átomos de un elemento puedan ser sustituidos por los de otro elemento distinto, ambos