LUZ ADRIANA CAAS MENDOZACIENCIA E INGENIERA DE MATERIALES ESCUELA DE TECNOLOGA MECNICAUNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PEREIRA

Es importante el estudio de diagramas de fase (o diagramas de equilibrio), ya que la microestrutura de los materiales se relaciona con sus propiedades fsicas y qumicas.

Los diagramas de equilbrio relacionan temperaturas, composiciones qumicas y las cantidades de las fases en equilibrio.

Componentes: Elementos qumicos y/o compuestos con los cuales es constituda una aleacin. Sistema: Cantidad de materia con masa y propiedades fijas sobre la cual centramos nuestra atencin. Todo lo dems es llamado alrededores. Fase: Parte homognea de un sistema totalmente diferenciable de las otras partes, en cuanto a la forma y propiedades.

Lmite de solubilidadPara muchos sistemas y para una determinada temperatura, existe una concentracin mxima de tomos de soluto que puede ser disuelta en el solvente formando una solucin slida. Esa concentracin mxima es llamada lmite de solubilidad.

Solubilidad ilimitadaPara muchos sistemas la mezcla de sus componentes forma una sola fase despus de la solidificacin a cualquier concentracin de sus componentes (EJ: aleacin Cu/Ni). Despus de solidificar los tomos de Cu y Ni se localizan aleatoriamente en los puntos de la red FCC. Estructura, propiedades y composicin uniformes. Solubilidad limitadaCuando a determinada concentracin se precipita una segunda fase (EJ: Aleacin Cu/Zn)

Sistemas con solubilidad total, en estado slido y en estado lquido Las regiones lquido y slida, contienen una sola fase. Ejemplo: Sistema Cu-Ni.

(Sistemas con solubilidad total, en estado slido y en estado lquido) Se define el par composicin-temperatura y se leen las fases indicadas. En el campo de dos fases, se determinan las fases trazando una recta horizontal que alcance las dos lneas que delimitan el campo de dos fases. La composicin de la fase lquida y slida es dada por la interseccin de esta recta com los lmites

Regla de la palancaEs usada para determinar las proporciones de las fases en equilibrio en un campo de dos fasesFraccin de lquido

Fraccin de slidoRegla de la palanca

Desarrollo de la microestructura en sistemas isomorfosSolidificacin en condicionesde equilibrio

EJEMPLO: Sistema NiO - MgO

123451. Eutctica L + 2. Peritctica + L 3. Monotctica L L + 4. Eutectoide + 5. Peritectiode +

EL HIERRO PURODurante el calentamiento experimenta dos cambios polimrficos en la estructura cristalina.

La Austenita es inestable a temperatura ambiente y puede acomodar ms tomos de C que la Ferrita.

DIAGRAMA DE FASES Fe-Fe3C

EL CARBONO COMO SOLUTOEl carbono es un soluto intersticial en el hierro y forma soluciones slidas con la ferrita , con la ferrita y con la austenita .

En la ferrita (BCC) son solubles pequeas cantidades de C: Solubilidad mxima de C =0,022% en peso a T=727C Fase relativamente blanda, magntica y tiene una densidad de 7,88 g/cm3. La Austenita o fase (FCC) no es estable por debajo de 727C. Solubilidad mxima de C = 2,11% en peso a T=1148C Fase no magntica. Se forma Cementita (Fe3C) cuando se excede el lmite de solubilidad del C en ferrita por debajo de 727C. Tambin coexiste con la fase entre 727C y 1148C Fase dura y frgil. Aumenta considerablemente la resistencia de algunos aceros.

Regiones de fase nica: Fase (BCC) Fase (FCC) Lquido

Regiones de dos fases: + Fe3C + + Fe3C + lquido Fe3C + lquidoCompuesto intermetlico

COMPUESTOS INTERMETLICOSLA CEMENTITA No son soluciones slidas, son compuestos que tienen frmula qumica definida COMPUESTOS INTERMETLICOS Se representan en los diagramas por una lnea vertical, ya que su composicin qumica es definida

REACCIONES INVARIANTES EN EL DIAGRAMA Fe-Fe3C1. Eutctica L + 2. Peritctica + L 3. Eutectoide +

T eutectoide= 727C (0,77%C) (0,022%C) + Fe3C (6,7%C) La PERLITA aparece en granos llamados colonias. Tiene las propiedades intermedias entre la blanda y dctil perlita y la dura y frgil cementita

Las cantidades de y Fe3C en la Perlita eutectoide son:

Composicin hipoeutectoide (%C

DETERMINACIN DE LAS CANTIDADES DE PROEUTECTOIDE Y PERLITAUtilizando la regla de la palanca (= ferrita proeutectoide). Observe que Wp es igual al porcentaje de Austenita remanente: Para la composicin hipoeutectoide Co las fracciones de y perlita son: La (total) y la Fe3C son:

Composicin hipereutectoide (%C>0,76) Entre 0,77%C y 2,11%C Regin inicial de dos fases: + (Fe3C)proeutectoide La Cementita proeutectoide se forma en los lmites de grano de . Por debajo de 727C la Austenita remanente se transforma en Perlita La estructura final es una mezcla de Cementita proeutectoide y Perlita

DETERMINACIN DE LAS CANTIDADES DE Fe3C PROEUTECTOIDE Y PERLITAUtilizando la regla de la palanca (Fe3C= cementita proeutectoide). Observe que Wp es igual al porcentaje de Austenita remanente: Para la composicin hipereutectoide C1 las fracciones de Fe3C y perlita son: La (total) y la Fe3C son:

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