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DIAGRAMAS DE FASE
THALIA FERNANDA SANCHEZ VALENZUELA 201820180
NIXON FERNEY PEREZ AYALA 201920831
INTRODUCCION
Los diagramas de fase son de gran importancia en la metalúrgica ya que por medio de estos se puede llegar a identificar como podremos encontrar las aleaciones a diferentes puntos de temperatura y concentraciones para su formación se requiere llevar a los elementos a que se fundan. Estas aleaciones están conformadas por dos o más metales o no metales con los que se forman una mezcla sólida. En estas aleaciones podemos encontrar metales como Fe, Al, Cu, Pb, Au, entre otros, que se pueden encontrar con elementos como C, Si, As. Las proporciones de elementos que tienen las aleaciones ayudaran a clasificarlas, los elementos que se encuentren en mayor cantidad serán la base para identificarla y los que estén en menor proporción serán solamente componentes secundarios.
OBJETIVOS
General
Aprender que son y cómo funcionan los diagramas de fase.
Específicos.
Observar el comportamiento del diagrama Cu-Ni. Observar el comportamiento del diagrama Pb-Sn. Observar el comportamiento del diagrama Au-Si.
Marco Teórico
Los diagramas de fase indican fases estables para cada temperatura y composición, éstos, son una herramienta importante que sirven como guía para encontrar una microestructura existente a una composición y temperatura determinada. 1
Aleaciones Metálicas: Una aleación s una mezcla de 2 o más metales con el fin de mejorar sus propiedades. La mayor parte de las aleaciones se forman en estado líquido, sin embargo en el estado sólido puede presentarse.^2
Fase: Es una porción en la aleación que tiene una microestructura homogénea química y estructural con propiedades físicas y una estructura cristalina uniforme;
posee componentes que son las sustancias químicas que componen a la fase.²
Microestructura: Las propiedades de una aleación dependen también de cómo están acomodadas a nivel microscópico. El desarrollo de la microestructura depende de:
El número de fases. Sus proporciones. Su arreglo en el espacio.
Los diagramas de fase ayudan a predecir y entender la microestructura de una
aleación.²
Practica Experimental
Para realizar el siguiente análisis se parte de la consulta de tres diagramas de fase uno con solubilidad total sólida, otro con solubilidad parcial y un último con insolubilidad total.
(^1) DIAGRAMAS DE FASE. (^2) ALEACIONES METALICAS.
Diagrama Pb-Sn
Fuente: http://www.uca.edu.sv/facultad/clases/ing/m210031/Tema%2006.pdf
Fig. 2) Diagrama de fase para la aleación Pb-Sn.
Con base en esta figura encontramos algunas diferencias, una de ellas es la aparición de dos líneas de solubilidad, las cuales indican que uno de los componentes precipita. También la aparición del punto eutéctico; en este punto se transforma todo el líquido en solido casi de manera instantánea. A causa de esta solidificación rápida, el sólido que se forma resulta con una estructura diferente, y se denomina solido eutéctico. En el enfriamiento la aleación pasa por una línea de solubilidad generando la precipitación de un componente, por ejemplo, de la fase solida α se precipitaran pequeñas partículas de la fase β; estas fases difieren entre sí por su composición química. Debido a esta precipitación se concluye que existe solubilidad parcial.
Diagrama Au-Si
Fuente: https://www.unioviedo.es/sid-met-mat/EPM/PRACTICA%206%20- %20DIAGRAMAS%20DE%20FASE%20(I).pdf
Fig. 3) Diagrama de fase para la aleación Au-Si.
En el diagrama de fase Oro-Silicio, se puede ver como el Silicio no presenta solubilidad en el oro además de bajar la temperatura de fusión de este, hasta 369 °C, en el punto eutéctico con una composición de 3,16% Si. En este caso la solubilidad es tan limitada que se considera como insoluble. El punto del vértice se llama eutéctico, la fase α y la fase β en este punto se encuentran a una temperatura baja asi que el Oro y el Silicio se encuentran sólidos. En este punto se considera que son insolubles totales ya que sus cristales están en estado sólido y no van a presentar cambios bruscos en su composición.
No es magnética.
- Fase Ferrítica:
2.1.1. Ferrita alfa α (0% hasta 0,025%C)
Es el nombre dado a la solución sólida α. Su estructura cristalina es BCC con una distancia interatómica de 2.86 Å. Prácticamente no disuelve en carbono, asi que se tiene un acero con bajo porcentaje de carbono. La máxima solubilidad es 0,025% C a 723 °C, y disuelve sólo
0,008% de C a temperatura ambiente.³
2.1.2. Ferrita delta δ (0% hasta 0,08%C)
Se inicia a los 1400ºC y presenta una reducción en la distancia interatómica que la hace retornar a una estructura cristalina BCC. Su máxima solubilidad de carbono es 0.08% a 1492ºC. La ferrita δ es como la ferrita α, sólo se diferencian en el tramo de temperaturas en el cual existen. Las características de la ferrita δ son:
Muy blanda. Estructura cristalina BCC Es magnética. Muy poca posibilidad de disolución del carbono.
No posee una importancia industrial relevante. A partir de 1538ºC se inicia la
fusión del Fe puro. ³
- Fase Cementita (0,025% hasta 6,67%C)
Se forma cementita (Fe 3 C) cuando se excede el límite de solubilidad del carbono en ferrita α por debajo de 723°C (la composición está comprendida en la región de fases α+Fe 3 C). La cementita, desde el punto de vista mecánico, es dura y frágil, y su presencia aumenta considerablemente la resistencia de algunos aceros. La cementita posee las siguientes propiedades:
Alta dureza. Muy frágil. Alta resistencia al desgaste.
- Fase Ledeburita
La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% de carbono. La ledeburita se forma al enfriar una fundición líquida de carbono (de composición alrededor del 4.3% de C) desde 1130ºC, siendo estable hasta 723ºC, descomponiéndose a partir de esta temperatura en ferrita y
cementita. Está formada por 52% de cementita y 48% de austenita. ³
- Fase Perlita
Es la mezcla eutectoide que contiene 0,89 % de C y se forma a 723°C a un enfriamiento muy lento. Es una mezcla muy fina, tipo placa o laminar de ferrita y cementita. Hay dos tipos de perlita: Perlita fina: dura y resistente. Perlita gruesa: menos dura y más dúctil.
La perlita gruesa es más dúctil que la perlita fina a consecuencia de la mayor restricción de la perlita fina a la deformación plástica. Mecánicamente las perlitas tienen las propiedades intermedias entre la
blanda y dúctil ferrita y la dura y quebradiza cementita. ³
- Fase Grafito
Cuando las aleaciones hierro carbono, exceden el 1,76% de carbono se tiende a formar grafito, en la matriz de la aleación. Es especialmente cierto en la fundición gris, donde el grafito aparece en forma de escamas y es una característica predominante de la microestructura. Es bastante duro, por lo que una cantidad elevada de grafito hace que la aleación sea muy dura pero a la vez, muy frágil, además los copos de grafito imparten una buena maquinabilidad actuando como rompe virutas, y también presentan una
buena capacidad de amortiguación. ³
Figura 4: Diagrama Hierro-Carbono. Online. Disponible en: http://puentelara.blogspot.com/2013/01/diagrama-fe-c-tratamientos- termicos-en.html CONSULTADO 06/07/
