diagramas de fase
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DIAGRAMAS DE FASE
DEFINICIONES
• FASE: REGION QUÍMICA Y ESTRUCTURALMENTE HOMOGÉNEA DE UN MATERIAL.
TIENE LA MISMA COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA EN CUALQUIERA DE SUS PUNTOS.
• COMPONENTE: SUSTANCIA QUÍMICAMENTE DISTINTA Y PRÁCTICAMENTE
INDIVISIBLE.
• DIAGRAMA DE FASES: REPRESENTACIÓN GRAFICA DE LAS FASES PRESENTES Y DE
LOS INTERVALOS DE COMPOSICIÓN, TEMPERATURA Y PRESIÓN DENTRO DE LOS
CUALES LAS FASES SON ESTABLES
• EL ENTENDIMIENTO DE LOS DIAGRAMAS DE FASES DE LAS ALEACIONES ES DE
CAPITAL IMPORTANCIA PORQUE EXISTE UNA ESTRECHA RELACIÓN ENTRE LA
MICROESTRUCTURA Y PROPIEDADES MECÁNICAS Y PORQUE EL DESARROLLO DE
LA MICROESTRUCTURA DE UNA ALEACIÓN ESTA RELACIONADO CON LAS
CARACTERÍSTICAS DE SU DIAGRAMA DE FASES. POR OTRO LADO, LOS
DIAGRAMAS DE FASE APORTAN VALIOSA INFORMACIÓN SOBRE LA FUSIÓN, EL
MOLDEO, LA CRISTALIZACIÓN Y OTROS FENÓMENOS.
DIAGRAMA DE FASES• ESTA FORMADO POR REGIONES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA EN LA QUE SOLO
UNA FASE ES ESTABLE. LA LÍNEA SOLIDA QUE SEPARA A LOS CAMPOS DE FASE
LIQUIDA Y VAPOR, INDICA LAS COMBINACIONES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA
EN QUE COEXISTEN ESAS FASES. SE LLAMA LÍNEA UNIVARIANTE
DIAGRAMA DE FASES PARA EL AGUA PURA
DIAGRAMA DE FASES PARA EL HIERRO
DIAGRAMA DE FASES PARA EL OXIDO DE SILICIO
PROCESO DE SOLIDIFICACION
• LA SOLIDIFICACIÓN DE LOS METALES Y ALEACIONES ES UN IMPORTANTE
PROCESO INDUSTRIAL YA QUE LA MAYORÍA DE LOS METALES SE FUNDEN PARA
MOLDEARLOS HASTA UNA FORMA ACABADA.
• LA SOLIDIFICACIÓN DE UN METAL O ALEACIÓN PUEDE DIVIDIRSE EN LAS
SIGUIENTES ETAPASÑ
1.- FORMACIÓN DE NÚCLEOS ESTABLES EN EL FUNDIDO (NUCLEACIÓN)
2.- CRECIMIENTO DEL NÚCLEO HASTA DAR ORIGEN A CRISTALES
3.- AGREGACIÓN DE CRISTALES HASTA FORMAR GRANOS
LOS DOS MECANISMOS PRINCIPALES POR LOS QUE ACONTECE LA NUCLEACIÓN DE
PARTÍCULAS SOLIDAS EN UN METAL LIQUIDO SON: LA NUCLEACIÓN HOMOGÉNEA
Y LA HETEROGENEA,
PROCESO DE SOLIDIFICACION
EL SISTEMA HIERRO CARBONO
EL SISTEMA DE ALEACIONES BINARIO MAS IMPORTANTE ES EL HIERRO-CARBONO.
LOS ACEROS Y FUNDICIONES, MATERIALES ESTRUCTURALES PRIMARIOS EN TODAS
LAS CULTURAS TECNOLÓGICAMENTE AVANZADAS, SON ESENCIALMENTE
ALEACIONES HIERRO-CARBONO.
DIAGRAMA DE FASES HIERRO-CARBURO DE HIERRO
EL HIERRO PURO, AL CALENTARSE EXPERIMENTA DOS CAMBIOS DE LA
ESTRUCTURA CRISTALINA ANTES DE FUNDIR. A TEMPERATURA AMBIENTE LA
FORMA ESTABLE SE LLAMA FERRITA O HIERRO (ESTRUCTURA BCC). A 912 °C SE
TRANSFORMA A AUSTENITA FCC O HIERRO . LA AUSTENITA PERSISTE HASTA
1394 °C, DONDE SE CONVIERTE EN UNA FASE BCC CONOCIDA COMO FERRITA ,
QUE FUNDE A 1538 °C
DIAGRAMA DE FASES HIERRO-CARBURO DE HIERRO
LA SOLUBILIDAD DEL CARBONO EN LA AUSTENITA ES 100 VECES MAYOR
QUE LA FERRITA BCC, YA QUE LAS POSICIONES INTERSTICIALES DE LA
ESTRUCTURA FCC TIENE LA FORMA ADECUADA PARA QUE AL LLENARSE DE
ÁTOMOS DE CARBONO LA DEFORMACIÓN IMPUESTA A LOS ATOMOS DE HIERRO
VECINOS SEA MUCHO MENOR.
LAS TRANSFORMACIONES DE FASES DE LA AUSTENITA SON MUY
IMPORTANTES EN LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LOS ACEROS. LA AUSTENITA
ES NO MAGNÉTICA.
DIAGRAMA DE FASES HIERRO-CARBURO DE HIERRO
EL EJE DE COMPOSICIÓN SOLO LLEGA HASTA 6.70% EN PESO DE C,
CONCENTRACIÓN QUE COINCIDE CON LA DEL COMPUESTO INTERMEDIO CARBURO
DE HIERRO O CEMENTITA, REPRESENTADO POR UNA LÍNEA VERTICAL EN EL
DIAGRAMA DE FASES. TODOS LOS ACEROS Y FUNDICIONES TIENEN PORCENTAJES
DE CARBONO INFERIORES A 6.70%
EL CARBONO ES UN SOLUTO INTERSTICIAL DE EL HIERRO Y FORMA
DISOLUCIONES SOLIDAS CON LA FERRITA , FERRITA Y CON LA AUSTENITA . LA
SOLUBILIDAD EN LA FERRITA DEL CARBONO ES MUY PEQUEÑA, DEBIDO A LA
FORMA Y TAMAÑO DE LAS POSICIONES INTERSTICIALES DE LA ESTRUCTURA BCC,
QUE DIFICULTA LA ACOMODACIÓN DE LOS ÁTOMOS DE CARBONO. AUN EN
PEQUEÑAS CANTIDADES, EL CARBONO TIENE GRAN INFLUENCIA EN LAS
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA FERRITA: BLANDA Y MAGNÉTICA POR DEBAJO DE
LOS 768 °C
DIAGRAMA DE FASES HIERRO-CARBURO DE HIERRO
DIAGRAMA DE FASES HIERRO-CARBURO DE HIERRO
FASES SOLIDAS EN EL DIAGRAMA DE FASES HIERRO – CARBURO DE HIERRO