Informe Practica Diagrama De Fases

OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA

Objetivo general:

Elaborar un diagrama de fases Plomo-Estaño a través de curvas de enfriamiento por análisis térmico.

Objetivos específicos:

Analizar las curvas de enfriamiento, facilitadas por el profesor, para determinar las temperaturas a las que ocurren los cambios.

Elaborar una tabla donde se reflejen las temperaturas determinadas en el objetivo anterior.

Graficar los valores de las temperaturas de la tabla e intersectarlas para obtener el Diagrama se fases Pb-Sn.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Análisis térmico.

El análisis térmico es uno de los métodos utilizados para obtener el diagrama de fases de las aleaciones deseadas. Se trata de un proceso de enfriamiento lento desde el estado líquido hasta temperatura ambiente, con el objetivo principal de determinar los puntos o zonas de transición y la presencia o desaparición de fases de la aleación en cuestión, a diferentes concentraciones de materiales. El diagrama de fases consta de dos ejes en los cuales se registrará, en las ordenadas, la temperatura en grados Celsius y, en las abscisas, la concentración en términos porcentuales de uno de los dos materiales presentes en la aleación. Para obtener un diagrama de fases preciso se debe desarrollar un sistema de registro y análisis de curvas de enfriamiento de la mayor cantidad posible de aleaciones a distintas concentraciones de aleantes que se están estudiando.

Curvas de enfriamiento.

Las curvas de enfriamiento son una representación gráfica de la temperatura de un material respecto al tiempo conforme se va enfriando. En las curvas de enfriamiento, a simple vista, se aprecian cambios en las pendientes de las rectas, éstas indican los puntos en los que las fases de la aleación cambian.

Aleación.

Una aleación es una combinación, de propiedades metálicas, que está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno es un metal.

Fase.

Se denomina fase a la porción macroscópica de una composición química y propiedades físicas homogéneas y que es diferenciable de su entorno. Los sistemas monofásicos se denominan homogéneos, y los que están formados por varias fases se denominan mezclas o sistemas heterogéneos.

Alotropía.

Es la propiedad de algunos elementos químicos de poseer estructuras químicas diferentes.

Figura 1.1: Diagrama de fases de una aleación de A + B, a partir de curvas de enfriamiento.

En la figura 1.1 se puede apreciar, a la izquierda, cuatro curvas de enfriamiento (Temperatura – tiempo) de los elementos puros A y B y de dos aleaciones diferentes entre ellos, con las cuales, uniendo los puntos de cambios de fase se puede construir un diagrama de fases (Temperatura – cantidad de aleantes), éste es un ejemplo bastante sencillo, se pueden utilizar tantas curvas de enfriamiento como se desee y habrá tantas fases como las permita la aleación.

Regla de la palanca.

La regla de la palanca es el método empleado para conocer el porcentaje de fase sólida y líquida presentes en una aleación de una cierta concentración cuando se encuentra a una determinada temperatura.

METODOLOGÍA.

Para la realización de ésta primera práctica, y para la obtención de los datos pertinentes a los experimentos necesarios para cumplir los objetivos de la misma, se utilizaron curvas de enfriamiento ya archivadas de un experimento de campo realizado en el pasado. El análisis térmico y la realización del diagrama de fases a partir de curvas de enfriamiento se construyó utilizando una aleación de dos metales, el plomo (Pb) y el estaño (Sn).

Los datos en cuanto a cantidades de elementos de las aleaciones de plomo y estaño a utilizar fueron proporcionados, así como también las curvas de enfriamiento de cada una, las cuales fueron sujetas a observación y extracción de datos, mediante los cuales posteriormente se construiría una tabla y a partir de la misma el definitivo diagrama de fases. A continuación la tabla proporcionada por el profesor, se aprecian las aleaciones utilizadas en términos porcentuales de cantidad de cada uno de los aleantes, los puntos de fusión del plomo y del estaño, y adicionalmente los puntos de máxima solubilidad de cada elemento.

Tabla #1: Datos previos al análisis de las curvas de enfriamiento proporcionadas.

Pb - Sn 1er Cambio (ºc) 2do Cambio (ºc) 3er Cambio (ºc)

100% - 0% 327 327 -----------

73% - 27%

70% - 30%

66% - 34%

64% - 36%

62% - 38%

50% - 50%

46% - 54%

45% - 55%

43% - 57%

38% - 62%

27% - 73%

23% - 77%

20% - 80%

0% - 100% 232 232 ----------

Máxima solubilidad de Sn en Pb = 19,5% Sn

Máxima solubilidad de Pb en Sn = 1,6% Pb

Una vez con la tabla en mano, y las curvas de enfriamiento de todas esas aleaciones ahí expuestas sobre la mesa, se procedió a su observación a manera de ubicar la temperatura a la que ocurren

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