Estudio de diagramas de fases de los metales para la asignatura de Tecnología Industrial I

1. Tecnología Industrial I
Diagramas de
fases

2. Cambio de estado en metales puros
Cambio de estado en aleaciones
Fases
Diagramas de fases
Índice

3. Defectos en la solidificación:
Cambio de estado en metales
FUSIÓN
SOLIDIFICACIÓN
Rechupe Sopladura

4. En la fusión:
Cambio de estado en metales
puros
T
t
La energía aportada se usa en
calentar el sólido
La energía aportada se usa para
fundir el sólido
La energía aportada se usa para
calentar el líquido

5. En la
solidificación:
Cambio de estado en metales
puros
T
t
Se elimina calor para
enfriar el líquido
Se elimina calor para
solidificar el líquido
Se elimina calor para enfriar el
sólido

6. Micrografía de un metal puro

7. 
Un metal + uno o más elementos

Componentes totalmente miscibles en estado líquido

El sólido conserva el carácter metálico
Aleaciones

Disolvente

Soluto

Concentración: 100·
m
m
]SOLUTO[
TOTAL
SOLUTO
=

8. En la fusión:
Cambio de estado en aleaciones
T
t
La energía aportada se usa en
calentar el sólido
La energía aportada se usa para
fundir el sólido:
Empieza a fundir el componente de
menor TF
La energía aportada se usa para
calentar el líquido
El componente de mayor TF acaba de
fundir más tarde

9. En la
solidificación:
Cambio de estado en aleaciones
T
t
La solidificación se produce entre
un rango de temperaturas

10. Segregación

11. Diagramas T-Concentración

12. Diagramas T-Concentración
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13. Parámetros obtenibles del
diagrama

Temperatura de inicio y fin de solidificación para
una composición

14. Parámetros obtenibles del
diagrama

Concentración límite para tener todo líquido a una T

15. Parámetros obtenibles del
diagrama

Concentración límite para tener todo sólido a una T

16. Parámetros obtenibles del
diagrama

Variación de la segregación

17. Parámetros obtenibles del
diagrama

Composición de cada componente

18. Parámetros obtenibles del
diagrama

Proporción de líquido y de sólido en equilibrio

19. Parámetros obtenibles del
diagrama

Análisis de la microestructura

20. Fases
Una fase de un material, en términos de su
microestructura, es una región que difiere en
estructura atómica y/o composición respecto a
otra región.

21. Fases en sustancias puras
Fase = estado

22. Fases en mezclas

Solubilidad total (completa e ilimitada)

Solubilidad parcial o limitada

Insolubilidad total

23. Soluciones sólidas: solubilidad
total
Aleaciones de sustitución:
ambos metales tienen:
- la misma red cristalina
- tamaño atómico similar

24. Soluciones sólidas: solubilidad
total

25. Insolubilidad total
Aleaciones disociadas:
Ambos materiales tienen distinto tamaño y diferente
red cristalográfica

26. Insolubilidad total con eutéctico

Estructura en capas

Proporciones fijas

Temperatura de solidificación constante

27. Aleaciones hipo/hipereutécticas
Cuando sobra uno de los componentes
Solidifica el componente en exceso hasta que el
líquido tiene la composición eutéctica

28. Aleaciones hipoeutécticas
Solidifica el componente en exceso hasta que el
líquido tiene la composición eutéctica
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29. Ejemplo: As-Au

30. Solubilidad parcial
Aleaciones de inserción:
El elemento más pequeño cabe
en los huecos del más grande
La riqueza máxima de la
solución sólida tiene un límite
Cuando sobra uno de los componentes
- Va solidificando hasta
alcanzar el límite.
- Después, solidifica el
exceso

31. Solubilidad parcial

32. Solubilidad parcial

Temperatura disminuye Contracciones

Contracción de estructura Huecos menores

Huecos menores Disminuye solubilidad
El componente de sobra
se expulsa como
bolsas dentro de los
granos

33. Solubilidad parcial: micrografía
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34. Ejemplos: Cu-Ag

35. Cambios de solubilidad en
estado sólido

Debidos a cambios en la estructura cristalina
del disolvente (cambio alotrópico)

Disminución de solubilidad

Formación de estructuras eutectoides

36. Cambio eutectoide
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37. Cambio eutectoide
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38. Cambio hipoeutectoide
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39. Cambio hipoeutectoide
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40. Ley de Gibbs
Analizar qué se puede variar en una mezcla sin
alterar las fases presentes:

Temperatura

Presión

Composición
Agua a 1 atm y 60º C
Agua a 1 atm y 100º C

41. Ley de Gibbs

C Componentes

F Fases

G Grados de libertad
F + G = C + 2

42. Ley de Gibbs

En la fusión de metales no es fácil variar la
presión
F + G = C + 1
1
2
3
4
5

43. Diagramas ternarios

44. José Ramón López - 2014
FIN