trabajo

1. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO
Materia: Ciencia de los materiales
República Bolivariana de Venezuela
Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Extensión Cabimas
DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO
Realizado por:
Greiskelys Ferrer
CI. 28.435.389
Ing. Química
Materia: Ciencia de los materiales
República Bolivariana de Venezuela
Instituto Universitario Politécnico

2. Diagramas de equilibrio o de fases
Los diagramas de fases con representaciones graficas de las fronteras
entre los estados de la materia presentes en un sistema material a varias
temperaturas, presiones y composiciones. Por lo general, los diagramas son
utilizados para estudiar el comportamiento de sistemas en equilibrio de fase, como
pueden corresponder a variados sistemas heterogéneos como un líquido en
equilibrio con su vapor, una solución saturada en equilibrio con el soluto en
exceso, dos sólidos totalmente fundibles en equilibrio con su fase solida, entre
otros.
La mayoría de los diagramas de fase de construyen según condiciones de
equilibrio, siendo utilizadas por ingenieros y científicos para entender y
comprender ciertos aspectos y comportamiento de los materiales. En ciencia de
materiales es de uso frecuente los diagramas de fases binarios
(2 componentes), mientras que en termodinámica lo son los de un solo
componente.

3. Origen de los diagramas de fases
Junto con la necesidad de optimizar y mejorar procesos mediante los cuales
se pudieran solventar problemáticas en el ámbito industrial, describir el estado de
un sistema mediante métodos de convirtió en una necesidad. Los diagramas de
fase son una de las herramientas más poderosas en el estudio de las
microestructuras, ya que estos se encuentran constituidos con la información
derivada de los principios termodinámicos, particularmente destacado a
determinado rango de composición, y presentados de una forma que facilita su
interpretación. Podemos enfocarnos a principios del siglo pasado cuando los
conocimientos acerca de la estructura atómica transformaron la producción de
acero en una ciencia, logrando de esa manera producir materiales con
propiedades específicas.
Tipos de diagrama de fases
 Diagrama de fase de un solo componente:
Representa un sistema en el que solo existe una sustancia con sus distintas
fases a una temperatura y presión dadas
 Diagrama de fases binario:
Cuentan con dos componentes, son mapas que representan la relación
entre la temperatura, composición y cantidad de fases en equilibrio. Estos
muestran las fases presentes y sus composiciones para cualquier temperatura y
composición de la aleación, permitiendo predecir las transformaciones entre fases
y la microestructura resultante.
 Diagrama de equilibrio de aleaciones totalmente solubles en estado
liquido y en estado solido
Es el diagrama de fases más sencillo, en el cual se presentan aleaciones de
sustancias que son completamente solubles entre sí, tanto en fase solida como en
estado liquido, como por ejemplo los sistemas de Cu y Ni. En este tipo de

4. diagrama la temperatura aparece en el eje vertical y la composición en el eje
horizontal. Se indican los puntos de fusión de A y B respectivamente. Cuando se
está a alta temperatura cualquier composición se habrá fundido totalmente dando
lugar a la fase liquida, señalada con la letra L, indicando que A y B son solubles
entre si en fase liquida. A temperaturas bajas existe un espacio correspondiente a
la fase solida, señalada con SS. La zona comprendida entre las dos líneas
representa la zona de mezcla, en la cual ambas fases coexisten. El límite superior
de la zona de mezcla es la línea de liquidus, donde solo se encuentra la fase
liquida, y el límite inferior es la línea de solidus en la cual el sistema se encuentra
solidificado totalmente.
 Diagrama de equilibrio de aleaciones totalmente soluble en estado
liquido e insoluble en estado solido
Este se trata de un sistema binario opuesto al descrito anteriormente, ya
que algunos componentes son tan diferentes que su solubilidad es despreciable,
como por ejemplo el sistema entre Al-Si. Uno de los aspectos que diferencian este
diagrama del que caracteriza a los sistemas con solubilidad total en el estado
sólido es que a temperaturas relativamente bajas existe una zona donde coexisten
dos fases de sólidos puros llamados A y B debido a la inmiscibilidad de estos. Otro
de los aspectos, es que en este diagrama aparece un vértice en la línea de
líquidos. El punto de este vértice es llama eutéctica, el cual representa la

5. temperatura eutéctica. Esto indica que cualquier material con composición similar
a la eutéctica se fundirá totalmente a dicha temperatura, y que cualquiera con una
composición distinta de esta no se fundirá totalmente a dicha temperatura, de
manera que deberá calentarse aun mas y atravesar la región de dos fases hasta
llegar a la línea de líquidos.
 Diagrama de equilibrio de aleaciones totalmente soluble en estado
liquido e parcialmente solubles en estado solido
En el caso de muchos sistemas binarios de dos componentes, son
parcialmente solubles entre sí. Se muestra aquí un diagrama con solubilidad
parcial en el estado sólido. Este diagrama es similar al anterior, en este vuelve a
aparecer un vértice eutéctico en la línea de liquidus, y la diferencia con el anterior
está en que no se encuentra pegado a los extremos del diagrama, y en estos
espacios que se generan es donde se produce la solubilidad en estado solido.
Podemos distinguir dos fases de solución solida α y β, las cuales presentan
estructuras cristalinas con frecuencia, en ambos casos la estructura de α será
igual a la de A, y la de β será similar a la de B. Esto se debe a que cada
componente actúa como el solvente del otro, que es el componente con carácter
de impureza.

6. Diagramas de equilibrio Fe-C
En este diagrama se representan las transformaciones que sufren los
aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento d ela
mezcla se realiza muy lentamente, de modo tal que los procesos de difusión
tengan tiempo para completarse.
Aplicaciones
Los diagramas de equilibrio son de gran importancia en la ingeniería pues apoyan
estudios de solidificación, micro estructura, metalurgia física y el diseño de nuevos

7. materiales. Una de las aplicaciones de los diagramas de fase, es la del equilibrio
líquido-vapor ya que describe la distribución de una especie química entre la fase
de vapor y una fase líquida, y dicha información es utilizada en la industria química
para llevar control de procesos de destilación, absorción y extracción.