El documento describe conceptos clave relacionados con diagramas de fase, incluyendo que los diagramas de fase son representaciones gráficas de las fases presentes en un sistema en función de la temperatura, presión y composición, y que una fase es una región físicamente homogénea de un sistema. También explica la ley de Gibbs, que establece que el número máximo de fases en equilibrio en un sistema binario es igual al número de componentes más uno.

1. Universidad San Carlos De
Guatemala
“CUNOC”
Ciencias de los materiales

2. Diagramas de Fase: son representaciones gráficas de cuales fases están
presentes en un sistema material en función de la temperatura, la presión y
la composición. Son representaciones gráficas de las condiciones
termodinámicas de equilibrio.
Estado de Equilibrio de un Sistema: es aquel en el cual sus propiedades
no cambian con el tiempo, a menos que se ejerza una alteración de la
temperatura, la presión o la composición, o la aplicación de fuerzas
externas de tipo eléctrico, magnético, etc.
Fase: cualquier porción del sistema físicamente homogénea y separada
por una superficie mecánicamente separable de otras porciones, es decir
que en términos de su microestructura, es una región que difiere en
estructura atómica o composición respecto a otra región. Por ejemplo, un
vaso de agua con cubos de hielo constituye dos fases distintas de una
misma sustancia (agua). Los cubos de hielo son una fase sólida y el agua
líquida es una fase líquida.

3. *
Fase = estado

4. *
a) Solubilidad total (completa e ilimitada)
b) Solubilidad parcial o limitada
c) Insolubilidad total

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

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

7. 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

8. 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

9. Cambios de solubilidad en estado sólido
 Debidos a cambios en la estructura cristalina
del disolvente
 Disminución de solubilidad
 Formación de estructuras eutectoides

10. *
Es la máxima temperatura a la que puede
producirse la
mayor cristalización del solvente y soluto, o
también se define como la temperatura más
baja a la cual puede fundir una mezcla de
sólidos A y B con una composición fija.

11. Cambio eutectoide

12. La construcción de diagramas de fase sigue las leyes de la
termodinámica. Una de esas leyes es la regla de las fases de Gibbs, que
establece un criterio para definir el número de fases en equilibrio en un
sistema:
Donde:
P - número de fases en equilibrio,
F - número de grados de libertad o variación
C - número de componentes, y
N - número de variables excepto las de composición
(normalmente presión y temperatura)

13. Para la mayoría de los sistemas N=2 (presión y temperatura) y en la
mayoría de los procesos la presión es constante, así que N=1.
Para un sistema de dos componentes (binario) esta regla
queda:
Así para F = 0, se tiene que el número máximo de fases en equilibrio en
un sistema binario, es:

14. 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

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

16. Ley de Gibbs
 En la fusión de metales no es fácil variar la presión
F + G = C + 1
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