MATERIALES INDUSTRIALES IMATERIALES INDUSTRIALES I

Capitulo 3Capitulo 3

Diagramas de EquilibrioDiagramas de EquilibrioDiagrama Hierro CarbonoDiagrama Hierro Carbono

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ØØfasesfases

ØØ AleaciónAleación metálicametálica: material que tiene propiedades metálicas que esta formado por varios elementosEj. Acero al carbono ( Fe y C ) , Ac inox ( Fe, C , Cr , Ni)

ØØ Fase Fase porción fisicamente homogénea:1.La misma estructura o arreglo atómico2.La misma composición aprox.3.Una interfaz definida entre esta y las que la rodean.

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ØØfasesfases

a) Las tres formas del agua

b) Agua y alcohol solubilidad ilimitada

c) Agua y sal solubilidad limitada

d) Aceite y agua prácticamente insolubles

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ØØsoluciones y solubilidadsoluciones y solubilidad

Solución química = soluto + solvente ( liquidas o sólidas )Solución química = soluto + solvente ( liquidas o sólidas )

Solubilidad es la cantidad de material o componente que se puedeSolubilidad es la cantidad de material o componente que se puede disolver disolver sin formar una nueva fase.sin formar una nueva fase.

qq Solubilidad total Solubilidad total > independiente de las cantidadesCondiciones para solubilidad total reglas de Humereglas de Hume--RotheryRothery

1.1. Atomos o iones Atomos o iones tamaño tamaño semejante ( radio atómico no mas 15% )semejante ( radio atómico no mas 15% )2.2. Igual Igual estructuraestructura cristalinacristalina3.3. Los iones deben tener igual Los iones deben tener igual valenciavalencia4.4. Las Las electronegatividades electronegatividades deben ser similaresdeben ser similares

De no ocurrir 3 y 4 se forman compuestosDe no ocurrir 3 y 4 se forman compuestos

Compuesto químico > composición fijaCompuesto químico > composición fija

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ØØsoluciones y solubilidadsoluciones y solubilidad

qq Solubilidad limitadaSolubilidad limitada

En determinados sistemas lasolubilidad es limitada comoocurre por ejemplo en el casode la salmuera

Otro caso similar ocurre entre elCu y el Zn en que la solubilidadaumenta con la temperatura

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ØØsolubilidad y soluciones sólidassolubilidad y soluciones sólidas

a) El Cu y Ni líquidos son totalmente solubles entre sí

b) Las aleaciones sólidas Cu-Ni tienen solubilidad total y los átomos ocupan sitios aleatorios

c) En las aleac. Cu-Zn con mas de 30% de Zn aparece una segunda fase debido a la solubilidad limitada del Zn en el Cu

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ØØenfriamiento del hierro puroenfriamiento del hierro puro

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ØØdiagrama de fases solubilidad totaldiagrama de fases solubilidad total

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ØØdiagrama de fases Cu Nidiagrama de fases Cu Ni

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ØØregla de la palancaregla de la palanca

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ØØregla de la palancaregla de la palanca

A y B solubilidad total , x composición de la aleación

w0 % de B en A , a temperatura T

La recta LOS es una isoterma

% de fase solida =

% de fase liquida =

w 0 -

w l

w s -

w l

w s -

w o

w s -

w l

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ØØdiagrama de fases binario con eutécticodiagrama de fases binario con eutéctico

Solubilidad total en estado liquido e insolubles en estado sólido

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ØØDiagrama PbDiagrama Pb--SnSn

Solubilidad sólida limitada y Punto eutéctico

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ØØenfriamiento Pbenfriamiento Pb--SnSn

Curva esquemática Temperatura-Tiempo de enfriamiento de una aleación con 60% de Pb y 40% de Sn

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ØØreacciones invariantes en diagramas de fasesreacciones invariantes en diagramas de fases

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ØØejemplo de diagrama con varios peritécticosejemplo de diagrama con varios peritécticos

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ØØaceros diagrama de fasesaceros diagrama de fases

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ØØaceros transformación eutectoideaceros transformación eutectoide

α = Ferrita

γ = Austenita

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ØØperlita micro estructuraperlita micro estructura

Microestructura de un acero eutectoide enfriado lentamente.

Perlita eutecotide , la fase oscura es cementita y la blanca ferrita

Atacado con picral

Aumento 650 x

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ØØaceros transformación hipo eutectoideaceros transformación hipo eutectoide

α = Ferrita

γ = Austenita

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ØØacero hipoeutectoide micro estructuraacero hipoeutectoide micro estructura

Microestructura de un acero hipo eutectoide con 0,35% de C enfriado lentamente.

El constituyente blanco es ferrita y el oscuro es perlita.

Atacado con Nital

Aumento 500 x

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ØØaceros transformación aceros transformación hiperhiper eutectoideeutectoide

α = Ferrita

γ = Austenita

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ØØaceroacero hiperhiper eutectoide micro estructuraeutectoide micro estructura

Microestructura de un acero hiper eutectoide con 1,2% de C enfriado lentamente.

El constituyente blanco es cementita pro eutectoide que se formo en los limites de grano de la austenita y el resto es perlita laminar.

Atacado con Picral

Aumento 1000 x

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ØØdiagrama hierro grafitodiagrama hierro grafito

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ØØglosarioglosario

üFaseüSolución y solubilidadüSolución sólidaüRegla de la palancaüReglas de Hume RotheryüSolidus – Liquidus - SolvusüEutéctico - EutectodieüAleación hipo eutéctica üAleación hiper eutéctica üMicro constituyenteüAceroüAustenitaüFerritaüCementitaüPerlita

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ØØbibliografía recomendadabibliografía recomendada

Ciencia e Ingeniería de Materiales – Smith – Mc Graw Hills

Ciencia e Ingeniería de los Materiales – Askeland – Thomson

Ciencia e Ingeniería de los Materiales – Callister – Reverte

Apuntes del CEI – Cátedra de Metalogia y Soldadura

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