aleaciones y diagramas de fase

1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA
DE CHIMBORAZO
TRABAJO DE:
MATERIALES
TEMA:
ALEACIONES Y DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO
POR:
SERGIO CULLAY
FACULTAD:
MECÁNICA
ESCUELA:
INGENIERÍA INDUSTRIAL
SEMESTRE:
4º “B”

2. ALEACIONES.
DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO

4. DEFINICIÓN DE ALEACIÓN:
Mezcla homogénea de dos o más elementos químicos.
La aleación posee carácter metálico y al menos uno de sus
componentes debe ser un metal.
El metal presente en mayor proporción se le llama
metal base o disolvente y los restantes elementos aleantes
o solutos.

5.  Las aleaciones están constituidas por elementos
metálicos como Fe (hierro), Al (aluminio), Cu (cobre), Pb
(plomo), ejemplos concretos de una amplia gama de
metales que se pueden alear. El elemento aleante puede
ser no metálico, como: P (fósforo), C (carbono), Si
(silicio), S (azufre), As (arsénico).

6. CLASIFICACIÓN
 Por su composición química.
 Aleaciones Homogéneas.
 Aleaciones Heterogéneas.
 Por su numero de elementos.
 Aleaciones Binarias.
 Aleaciones Ternarias

7. Aleaciones Por Su Composición Química.
Aleaciones Homogéneas.
Son aquellas aleaciones en las cuales se unen
fácilmente 2 elementos muy similares e iguales
y finalmente da un compuesto llamado aleación
homogénea. Ej. Agua.
Aleaciones Heterogéneas.
Son aquellas aleaciones en las cuales se une 2 o
mas elementos con características distintas y
como resultado da una aleación desigual. Ej. El
agua y el Aceite.

8. ALEACIONES DE ACUERDO AL NUMERO DE
ELEMENTOS.
ALEACIONES BINARIAS
Es aquella aleación en la cual se da la unión de
dos elementos.
Aleaciones Ternarias
Es aquella aleación en la cual se unen 3
elementos.

9. PROPIEDADES
 Las aleaciones presentan brillo metálico y alta
conductividad eléctrica y térmica, aunque usualmente
menor que los metales puros. Las propiedades físicas y
químicas son, en general, similares a la de los metales,
sin embargo las propiedades mecánicas tales como
dureza, ductilidad, tenacidad y otras pueden ser muy
diferentes, de ahí el interés que despiertan estos
materiales.

10. En el estado solido pueden existir 3 fases posibles:
 Metal puro
 Aleación intermedia o compuesta
 Solución solida
Las soluciones solidas están formadas por soluto y
solvente donde una solución tiene tres condiciones:
 Saturadas
 No saturadas
 Sobresaturadas

11. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS
ALEACIONES:
 Ventajas:
 Más facilidad para colarse en moldes.
 Mayor dureza y resistencia a la tracción.
 Mayor resistencia al roce y la corrosión.
 Menor temperatura de fusión que uno de sus componentes.
 Mejor aspecto exterior.
 Más económicas que, al menos, uno de los componentes.
 Inconvenientes:
 Su conductividad térmica y eléctrica es menor.
 Son menos maleables y dúctiles.

12. COMPONENTES DE UNA ALEACIÓN:
Elementos químicos que intervienen en su formación. Se
simbolizan por su símbolo o genéricamente con letras mayúsculas:
A, B…
Ejemplos: aleación Fe-C
aleación Cu-Ni
Composición de una aleación:
% en peso de sus componentes:
CA=(mA/maleación)x100 CB=(mB/maleación)x100 …
CA+ CB+….=100%

13. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO O DE
FASE.

14. CONCEPTO
Un diagrama de fase es la representación grafica de
una determinada aleación que se encuentra grafica
bajo parámetros técnicos de temperatura y
composición química que son variables y presión
atmosférica constante.

15. DIAGRAMA DE FASES:
 Línea de líquidus: línea que separa
la fase líquida del resto del
diagrama. Por encima de esta línea
todas las aleaciones estarán en
estado líquido.
 Línea de sólidus: por debajo de ella
todas las aleaciones se encuentran
en estado sólido.
 Líquidus (TL): temperatura a la cual
el líquido empieza a solidificar bajo
las condiciones de equilibrio.
 Sólidus (TS): temperatura por debajo
de la cual todas las aleaciones se
encuentran en estado sólido..

16. Las propiedades de una material depende
ampliamente de:
 Tipo
 Número
 Cantidad
 Forma de fases presentes
El punto de estado. Es el punto de una
determinada aleación grafica bajo parámetros de
temperatura y composición química.

17. En un diagrama de equilibrio se puede determinar.
1. Identificar el diagrama (tipo de aleacion).
2. Determinar las escalas.
3. Determinar los puntos de fusion.
4. Determinar las lineas de fronteras
5. Determinar el numero de fases.
6. Determinar los puntos de estados de la aleacion.
Diagrama. Al-Si
Escala. Si(grafico)-Al(Dibujar)
P. De fusion. Al(475℃) Si(420℃)
Lineas de forntera. Dibujadas
Numero de Fases. L:∝: 𝛽: ∝ +L: 𝛽+L:∝
+ 𝛽(6).
Puntos de estados.

18. PUNTOS DE ESTADOS.
Zonas monofasica.
L:∝: 𝛽
Una sola fase.
Zonas bifasica.
∝ +L: 𝛽+L:∝ +𝛽
Dos fases

19. REGLA DE LA PALANCA
En regiones de una sola fase, la cantidad de la fase simple es 100%.
En regiones bifásicas, sin embargo, se deberá calcular la cantidad de
cada fase. Una técnica es hacer un balance de materiales.
Para calcular las cantidades de líquido y de sólido, se construye una
palanca sobre la isoterma con su punto de apoyo en la composición
original de la aleación (punto dado). El brazo de la palanca, opuesto a
la composición de la fase cuya cantidad se calcula se divide por la
longitud total de la palanca, para obtener la cantidad de dicha fase.
En general la regla de la palanca se puede escribir de esta forma:

20. Se puede utilizar la regla de la palanca en cualquier región bifásica de
un diagrama de fases binario. En regiones de una fase no se usa el
cálculo de la regla de la palanca puesto que la respuesta es obvia
(existe un 100% de dicha fase presente).
Pasos para calcular las composiciones:
1.Dibujar la isoterma

21. EJEMPLO:
UNA ALEACIÓN DE COBRE - NÍQUEL CONTIENE 47% EN PESO DE CU Y 53% DE NI Y ESTÁ A
1.300 °C.UTILIZANDO LA SIGUIENTE FIGURA RESPONDER LO SIGUIENTE:
(A) ¿CUÁL ES EL PORCENTAJE DE LIQUIDO Y SOLIDO DEL COBRE?

22. RESOLUCIÓN DEL EJERCICIO:
 𝑚2=45
 𝑛2=47
 𝑜2 = 58
 s=
𝑛−𝑚
𝑜−𝑚
 s =
47−45
58−45
∗100
 𝑠 = 15.3
l=
𝑛−𝑜
𝑚−𝑜
l =
58−47
58−45
∗100
𝑙 = 84.61

23. 𝑚2
Puntos de estado.
Ley de la palanca.
Solo aplica a zonas bifásicas.
Escala del Aluminio.
𝑚2=83
𝑛2=35
𝑜2 = 13
𝑛2=35 𝑜2
∝ 𝛽
∝=
𝑛 − 𝑜
𝑚 − 𝑜
∝=
35 − 13
83 − 13
∝=
22
70
∝= 31,43
∝=
𝑚 − 𝑛
𝑚 − 𝑜
∝=
83 − 85
83 − 13
∝=
48
70
∝= 68,57
∝ +𝜷 = 𝟏𝟎𝟎
𝟑𝟏, 𝟒𝟑 + 𝟔𝟖, 𝟓𝟕 = 𝟏𝟎𝟎
𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟎𝟎
(100) (100)
(100) (100)
(100) (100)

24. 𝑚2
Puntos de estado.
Ley de la palanca.
Solo aplica a zonas bifásicas.
Escala del Silicio.
𝑚2=17
𝑛2=65
𝑜2 = 87
𝑛2=65 𝑜2
∝ 𝛽
∝=
𝑜 − 𝑛
𝑜 − 𝑚
∝=
87 − 65
87 − 17
∝=
22
70
∝= 31,43
∝=
𝑛 − 𝑚
𝑜 − 𝑚
∝=
65 − 17
87 − 17
∝=
48
70
∝= 68,57
∝ +𝜷 = 𝟏𝟎𝟎
𝟑𝟏, 𝟒𝟑 + 𝟔𝟖, 𝟓𝟕 = 𝟏𝟎𝟎
𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟎𝟎
(100)
(100)
(100) (100)
(100)
(100)

25. MÉTODOS METALOGRÁFICOS
Consiste en calentar muestras de una aleación a
diferentes temperaturas esperando que el equilibrio
se establezca y entonces se enfrían rápidamente
para tener su estructura de alta temperatura.
Difracción de rayos x
Con este método se mide las dimensiones de
la red.

26. BIBLIOGRAFÍA
 http://es.wikipedia.org/wiki/Aleaci%C3%B3n
 http://html.rincondelvago.com/aleaciones-
ferrosas.html
 https://www.google.com.ec/search?q=aleaciones+y
+diagramas+de+fase&ie=utf-8&oe=utf-
8&rls=org.mozilla:es-ES