tema 6 endurecimiento por solución sólida
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8/18/2019 Tema 6 Endurecimiento Por Solución Sólida
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ENDURECIMIENTO POR
SOLUCIÓN SÓLIDA
Ch. E. Liliana Isabel Castellón Cerón
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Una fase tiene las siguientes características:
La misma estructura y ordenamiento atómico en todo el material.
Tiene en general la misma composición y propiedades en su interior.
Hay una interfase definida entre la fase y cualquiera de las otras fasescircundantes.
Definición de Fase
Toda porción, que puede incluir a la totalidad de un sistema, que es
físicamente homogénea dentro de sí misma y limitada por una superficie, de
tal modo que sea mecánicamente separale de cualquier otra porción.
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Fase
Una fase de un material, en términos de su microestructura, es una región
que difiere en estructura y!o composición de otra región.
agua
"gua líquida
Hielo
#apor de agua
Regla de Fases
La $egla de fases de %is descrie el estado de un material y tiene la
forma general :
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Regla de Fases
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Diagramas de fases
&on representaciones gráficas de las fases que están presente en un sistema
de materiales a 'arias temperaturas, presiones y composiciones.
(e los diagramas de fases se puede otener la siguiente información:
)ostrar que fases están presentes a diferentes composiciones y
temperaturas
(eterminar la temperatura a la cual una aleación enfriada a*o condiciones
de equilirio comien+a a solidificar y el rango de temperatura en el que se
presenta la solidificación.
onocer la temperatura a la cual fases diferentes comien+an a fundir.
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Diagramas de fases de sustancias puras
Una sustancia pura puede e-istir en las fases sólida, líquida y 'apor,dependiendo de las condiciones de temperatura y presión.
(iagrama de fases en
equilirio presión
temperatura para el agua
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Punto triple: presión y temperatura a la que están en equilirio
/coe-isten0 tres fases de un material
(iagrama presióntemperatura carono
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1l 2T31, /teflón0 en estado 4556 sólido, puede soportar hasta los 7859, sin
perder sus propiedades, y en cortos periodos de tiempo, hasta los 4;9
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Solubilidad y soluciones sólidas
uando se me+clan di'ersos componentes o materiales, como por e*emplo
cuando se agregan elementos aleantes a un metal, se pueden formar
soluciones sólidas o líquidas.
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Solución sólida
3ase sólida formada por la cominación de dos o más elementos que estánatómicamente dispersos, formando una >nica estructura /fase0 y de
composición 'ariale /por ser una solución, hay un rango de soluilidad0.
Solubilidad de soluciones sólidas
&oluilidad total /completa0
&oluilidad parcial o limitada
?nsoluilidad total
!e"cla: formada por dos o más fases, cuyas características se mantienen
cuando se forma la me+cla.
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a0 &oluilidad total 0 soluilidad limitada c0 insoluilidad total
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a0 y 0 u y @i líquidos son totalmente solules entre sí, las aleaciones
sólidas de u y @i tienen soluilidad completa c0 1n aleaciones u y An que
contienen más de 56 de An se forma una segunda fase por la soluilidad
limitada del An en el u
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L#mite de solubilidad
2ara una temperatura específica, e-iste una concentración má-ima deátomos de soluto que se disuel'en en el disol'ente para formar una solución
sólida.
&oluilidad del a+>car en un *arae de agua
a+ucarada&oluilidad del +inc en el core. La línea
representa el limite de soluilidad, cuando se
agrega +inc en e-ceso, coe-isten dos fases.
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$IP%S DE S%L&CI%' S%LID(
1s la fase cristalina >nica y homogénea que contiene dos o mas especies
químicas, se di'iden en dos tipos:
a) I'$ERS$ICI(LES
uando el átomo de soluto es lo astante pequeBo para ocupar espacios
aiertos entre átomos adyacentes en la estructura cristalina se forma una
&CLU?C@ &CL?(" ?@T1$&T??"L.
b) S&S$I$&CI%'(L.
1s cuando los átomos del soluto se encuentra en alguno de los puntos
reticulares del sol'ente, siendo la distriución al a+ar.
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&olución sólida sustitucional: los
átomos de D ocupan posiciones de
la red "
&olución sólida intersticial: los
átomos D ocupan posiciones
intersticiales de la red "
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Soluciones sólidas sustitucionales
1n las soluciones sólidas sustitucionales, los átomos de soluto sustituyen en
términos de posición, a los átomos de la matri+.
2ara que un sistema de aleación, como el de u@i, tenga soluilidad sólida
ilimitada, deen satisfacerse ciertas condiciones conocidas como las Reglas de
*ume+ Rothery:
1l radio atómico de cada uno de los dos elementos no dee diferir en más
del 4;6,para minimi+ar la deformación de la red.
Los elementos no deen formar compuestos entre sí. 1s decir, no dee
haer diferencias apreciales en la electronegati'idad de cada elemento.
Los elementos deen tener la misma 'alencia.
La estructura cristalina de cada elemento de la disolución sólida dee ser la
misma
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E,ercicio
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Solución sólida intersticial
1n las soluciones sólidas intersticiales- los átomos de soluto se sit>an en los
intersticios que hay entre los átomos del cristal.
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Endurecimiento por Solución sólida
1l grado de endurecimiento por solución sólida depende de dos factores:
a01n primer término una diferencia importante en el tamaBo atómico entre el
átomo original /sol'ente0 y el átomo agregado /soluto0. Una mayor diferencia
entre el tamaBo atómico generará una mayor distorsión de la red y por lo tanto
hará más difícil el desli+amiento.
0&egundo, cuanto mayor sea la cantidad del material aleante, más grande será
el efecto del endurecimiento.
1*emplo una aleación u 756 @i es más resistente que una aleación
u 456 @i
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Efecto del Endurecimiento por Solución sólida en las propiedades
mecnicas
%eneralmente, la ductilidad de la aleación
será menor que en el material puro.
La conducti'idad eléctrica de la aleación
será menor que la del material puro. 2ortanto, no se recomienda el endurecimiento
por solución sólida a alamres de aluminio o
de core que se 'an a utili+ar para la
transmisión de energía eléctrica.
La resistencia a la termofluencia se
aumenta, por tanto este mecanismo es
empleado para aleaciones que 'an a
traa*ar a altas Temperaturas.
1l esfuer+o de cedencia , la resistencia a la tensión y la dure+a, son mayores que
en los materiales puros.