CAPITULO 4 ciencia de los materiales para ingeniería industrial

Cinética del cambio de fase

1. CAPITULO 4: CINÉTICA
DEL CAMBIO DE FASE
ING. FELIXGABRIEL ORELLANA SANCHEZ

2. 4.1 DIAGRAMAS DE FASE DE SUSTANCIAS PURAS
Unasustanciapuracomoelaguapuedeexistirenlasfasessólida,
líquidayvapor,segúnseanlascondicionesdetemperaturaypresión.
Unejemplomuyconocidodedosfasesdeunasustanciapuraen
equilibrio,esunvasodeaguaquecontieneunoscubosdehielo.En
estecaso,elagua,sólidaylíquida,dalugaradosfasesdistintas
separadasporunafaselímite,lasuperficiedeloscubosdelhielo.
Durantelaebullicióndelagua,elagualíquidayelaguavaporizada
constituyendosfasesenequilibrio.

5. 4.2 CURVAS DE ENFRIAMIENTO
Lascurvasdeenfriamientopuedenemplearseparadeterminar
lastemperaturasdetransicióndelasfasestantoparametales
puroscomoparaaleaciones.Unacurvadeenfriamientose
obtienealregistrarlatemperaturadeunmaterialycompararla
coneltiempoamedidaqueseenfríadesdeunatemperaturaen
lacualsefunde,mediantesolidificacióny,finalmente,a
temperaturaambiente.

8. 4.3 SISTEMAS DE ALEACIONES BINARIAS
ISOMÓRFICAS
Considéreseahoraunamezclaoaleacióndedosmetalesenlugarde
sustanciaspuras.Unamezcladedosmetalessedenominaaleación
binariayconstituyeunsistemabicomponentedadoquecadaelemento
metálicodeunaaleaciónseconsideracomouncomponenteseparado.
Así,elcobrepuroesunsistemamonocomponente,mientrasqueuna
aleacióndecobreyníquelesunsistemabicomponente.Enocasiones,
losacerosalcarbonoquecontienenprincipalmentehierroycarburo
dehierroseconsideransistemasbicomponentes.

11. 4.4 SISTEMAS DE ALEACIONES BINARIAS
EUTÉCTICAS
Muchossistemasdealeacionesbinariastienencomponentesque
presentansolubilidadsólidalimitadadeunelementoenotros
como,porejemplo,enelsistemaPb-Sn.Lasregionesde
solubilidadsólidarestringidaencadaextremodeldiagramaPb-Sn
sedesignancomofasesalfaybeta,ysedenominansoluciones
sólidasterminales,yaqueaparecenalfinaldeldiagrama.

13. 4.5 SISTEMAS DE ALEACIONES BINARIAS
PERITÉCTICAS
Otrotipodereacciónquefrecuentementeapareceenlosdiagramas
defasebinariosenequilibrio,eslareacciónperitéctica.Esta
reacciónsepresentacomúnmentecomopartedelosdiagramasde
equilibriomáscomplicados,particularmentesilospuntosdefusión
delosdoscomponentessoncompletamentediferentes.Enla
reacciónperitéctica,unafaselíquidareaccionaconunafasesólida
paraformarunafasesólidanuevaydiferente.Deunmodogeneral,
lareacciónperitécticapuederepresentarsedelaformasiguiente:

15. 4.6 DIAGRAMAS DE FASES TERNARIOS
Losdiagramasdefasesternariosusualmenteseconstruyen
utilizandountriánguloequiláterocomobase.Lascomposiciones
delossistemasternariossepresentanconelcomponentepuro
encadaextremodeltriángulo.Enlafigurasemuestrala
composiciónbasedeundiagramadefaseternariopara
aleacionesdemetalesquecontienenmetalespurosA,ByC.Las
composicionesdelasaleacionesbinariasAB,BCyACestán
representadasenlostresladosdeltriángulo.

17. Determine el porcentaje en peso de los metales A, B y C de una aleación ternaria ABC en
el punto x de la red del diagrama de fase ternario mostrado en la figura

18. SedibujaprimerolalíneaperpendicularADdesdeelvérticeAhastaelpuntoDenellado
deltriánguloopuestoalvérticeA.LalongitudtotaldelalíneadesdeDhastaArepresenta
100porcientodeA.EnelpuntoDelporcentajedeAenlaaleaciónescero.Elpuntoxse
encuentrasobreunalíneadeisocomposicióncon40porcientodeA,ydeestemodo,el
porcentajedeAenlaaleaciónesde40porciento.Delamismamanera,dibújeselalínea
BEparadeterminarqueelporcentajedeBenlaaleaciónestambiénde40porciento.Se
dibujaunaterceralíneaCFyelporcentajedeCenlaaleaciónquedadeterminadocomo
20porciento.Así,lacomposicióndelaaleaciónternariaenelpuntoxesde40por
cientodeA,40porcientodeB,y20porcientodeC.Dehecho,sóloesnecesario
determinardosporcentajes,puestoqueelterceropuedeobtenerserestandode100por
cientolasumadelosotrosdos.