El documento describe los diagramas de fase, que representan los diferentes estados de la materia en función de variables como la temperatura y la presión. Explica que los diagramas binarios muestran las transiciones de fase entre sólido, líquido y gas para aleaciones de dos metales a diferentes temperaturas, y describen puntos importantes como la eutéctica y el solidus/liquidus. También cubre conceptos como las soluciones sólidas, las transiciones de fase para sustancias puras, y las propiedades de los fluidos supercríticos.

1. CIENCIAS DE LOS MATERIALES
(MODALIDAD SAIA)
DOUGLAS RODRIGUEZ
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN CIUDAD OJEDA
Participante: Douglas Rodriguez
CIENCIAS DE LOS MATERIALES
(MODALIDAD SAIA)
En termodinámica y ciencia de materiales se denomina diagrama de fase o diagrama de estados de la materia, a la
representación entre diferentes estados de la materia, en función de variables elegidas para facilitar el estudio del
mismo.1 Cuando en una de estas representaciones todas las fases corresponden a estados de agregación diferentes
se suele denominar diagrama de cambio de estado.
Los diagramas de equilibrio pueden tener diferentes concentraciones de materiales que forma una aleación a distintas
temperaturas. Dichas temperaturas van desde la temperatura por encima de la cual un material está en fase líquida
hasta la temperatura ambiente y en que generalmente los materiales están en estado sólido.
Los diagramas de equilibrio más sencillos son los de presión - temperatura de una sustancia pura, como
puede ser el del agua. En el eje de ordenadas se coloca la presión y en el de abscisas la temperatura.
Generalmente, para una presión y temperatura dadas, el cuerpo presenta una única fase excepto en las
siguientes zonas:
Punto triple: En este punto del diagrama coexisten los estados sólido, líquido y gaseoso. Estos puntos tienen
cierto interés, ya que representan un invariante y por lo tanto se pueden utilizar para calibrar termómetros.
Dos metales (A, B) a temperaturas superiores a sus respectivos puntos de fusión (TA, TB) se encuentran en
estado líquido pudiéndose disolver y conformar así una fase única líquida. Esto quiere decir que no podemos
establecer diferencias de comportamiento u observación entre las distintas partes del líquido y que los
metales en las proporciones mezcladas tienen la propiedad de miscibilidad. Si la mezcla líquida, XA + XB, la
sometemos a un proceso de solidificación, mediante enfriamiento, llegamos a obtener el producto que se
denomina aleación de los metales A y B.
Es conocido que las aleaciones mejoran las características de los metales puros. Realmente debería decirse
que introducen variables que diferencian el comportamiento de los metales puros que las componen, porque
en algunas circunstancias pueden perjudicar sus propiedades. Obviamente, conformar una aleación es uno
de los medios más primitivos que la ingeniería ha dispuesto para actuar sobre las propiedades de los metales
puros, incluso históricamente la aleación es predecesora como lo justifica el bronce. En ciencia de materiales
se utilizan ampliamente los diagramas de fase binarios, mientras que en termodinámica se emplean sobre
todo los diagramas de fase de una sustancia pura.
Existen diferentes diagramas según los materiales sean totalmente solubles en estado sólido y líquido o sean
miscibles a que sean insolubles. También pueden darse casos particulares. Uno de los diagramas de
equilibrio más clásico es el de los aceros que tiene particularidades y donde afecta claramente la
concentración y las diferentes cristalizaciones que puede darse en el hierro estando en estado sólido y a
diferentes temperaturas.
Los pares (presión, temperatura) que corresponden a una transición de fase entre:
Dos fases sólidas: Cambio alotrópico;
 Entre una fase sólida y una fase líquida: fusión - solidificación;
 Entre una fase sólida y una fase vapor (gas): sublimación - deposición (o sublimación inversa);
 Entre una fase líquida y una fase vapor: vaporización - condensación (o licuefacción).
Es importante señalar que la curva que separa las fases vapor-líquido se detiene en un punto llamado punto
crítico (La densidad del líquido y vapor son iguales). Más allá de este punto, la materia se presenta como un
fluido supercrítico que tiene propiedades tanto de los líquidos como de los gases. Modificando la presión y
temperatura en valores alrededor del punto crítico se producen reacciones que pueden tener interés
industrial, como por ejemplo las utilizadas para obtener café descafeinado.
Es preciso anotar que, en el diagrama P-T del agua, la línea que separa los estados líquido y sólido tiene
pendiente negativa, lo cual es algo bastante inusual. Esto quiere decir que aumentando la presión el hielo se
funde, y también que la fase sólida tiene menor densidad que la fase líquida.
Cuando aparecen varias sustancias, la representación de los cambios de fase puede ser más compleja. Un
caso particular, el más sencillo, corresponde a los diagramas de fase binarios. Ahora las variables a tener en
cuenta son la temperatura y la concentración, normalmente en masa.
Hay punto y líneas en estos diagramas importantes para su caracterización:
 Sólido puro o solución sólida
 Mezcla de disoluciones sólidas (eutéctica, eutectoide, peritéctica, peritectoide)
 Mezcla sólido - líquido
 Únicamente líquido, ya sea mezcla de líquidos inmiscibles (emulsión) o un líquido homogéneo.
 Mezcla líquido - gas
 Gas (lo consideraremos siempre homogéneo, trabajando con pocas variaciones da altitud).
En un diagrama binario pueden aparecer las siguientes regiones:
Línea de liquidus, por encima de la cual solo existen fases líquidas.
Línea de solidus, por debajo de la cual solo existen fases sólidas.
Línea eutéctica y eutectoide. Son líneas horizontales (isotermas) en las que tienen lugar transformaciones
eutécticas y eutectoides, respectivamente.
Línea de solvus, que indica las temperaturas para las cuales una disolución sólida (α) de A y B deja de ser
soluble para transformarse en dos disoluciones sólidas (α) + (β) de distinta composición en A y B.
Concentraciones definidas, en las que tienen lugar transformaciones a temperatura constante:
 Eutéctica
 Eutectoide
 Peritéctica
 Peritectoide
 Monotéctica
 Monotectoide
 Sintéctica
 Catatéctica