¿Qué es un Diagrama de Fases?

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UNIVERSIDAD EXPERIMENTAL POLITÉCNICA ANTONIO JOSÉ DE SUCRE VICERRECTORADO “LUIS CABALLERO MEJÍAS”.

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA.

TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES.

Diagrama de Fases.

Estudiante: Francisco Lozada.

       C.I. 29617320.        

   Expediente: 20190203034.

Sección: 03.

Caracas, 27 de julio de 2021.

Índice.

Tabla de Ilustraciones.        3

Introducción.        4

Definiciones.        5

Fase.        5

Componentes.        5

Solubilidad.        5

Límite de Solubilidad.        5

Solución Sólida.        5

Aleación.        6

Fase Intermedia de Aleación.        6

Mezcla.        6

Diagrama De Fases.        6

¿Qué es un Diagrama de Fases? Y ¿Qué información nos pueden brindar?        6

Diagrama de Fase Binario Isomorfo.        7

Diagrama de Fases Binario Eutéctico.        8

Definiciones.        8

Línea “Líquidus”,        8

Línea “Solidus”.        8

Línea Isoterma.        8

Principales Reacciones de Tres Fases.        9

Diagrama De Fase Eutéctico.        9

Diagrama De Fase Peritéctico:        9

Diagrama Monotectico:        9

Reacción Eutectoide Y Peritectoide        9

¿Cómo Se Construye Un Diagrama De Fases?        9

Relación Cualitativa Y Cuantitativa De Fases.        10

Diagrama Hierro-Carbono.        11

¿En Qué Consiste El Diagrama Hierro-Carbono?        11

Fases presentes en el diagrama Hierro – Carbono.        11

Reacciones Isotérmicas Presentes en el Diagrama Hierro-Carbono.        12

Conclusión.        14

Bibliografía.        15

Tabla de Ilustraciones.

Ilustración 1 Diagrama de fases del agua.        7

Ilustración 2 Diagrama de Fases Binario Isomorfo.        7

Ilustración 3 Diagrama de Fase Binario Eutéctico.        8

Ilustración 4 La presión de vapor de varios líquidos como una función de temperatura.        10

Ilustración 5 Comportamientos cualitativos y cuantitativos del cambio de fases del agua        11

Ilustración 6 Diagrama Hierro-Carbono.        13

Introducción.

        Las áreas de tecnología de los materiales junto a química nos permiten analizar las propiedades de un objeto y así poder beneficiarnos de ello, una de las técnicas que se usan a menudo son los diagramas de fase, que nos permite visualizar como se comporta un material bajo ciertas condiciones extremas, al igual que nos permite estudiar las distintas aleaciones metálicas y así poder compararlas con otras.

Por lo tanto, en el presente trabajo se busca expandir el conocimiento del lector acerca de este amplio tema, desde los conceptos básicos, mostrar brevemente la información necesaria para poder realizar un diagrama de fases, y los datos que nos pueden brindar varios diagramas de fase.

Definiciones.

Fase.

Una etapa es cualquier sustancia homogénea y físicamente distinta. Cualquier composición que sea evidentemente distinta, a partir de la perspectiva física al microscopio puede considerarse como una fase.

Para la mayor parte de los materiales puros, el concepto fase es sinónimo de estado, por consiguiente, para los recursos puros existe una etapa gaseosa, líquida y sólida.

Componentes.

        Se refiere al tipo de material que puede distinguirse de otro por su naturaleza de sustancia química diferente. Una solución es un sistema homogéneo, pero sin embargo está constituida por al menos dos componentes. Por ejemplo, en el sistema agua salada hay tres componentes clave, arena, agua y sal.

Solubilidad.

        Las sustancias no se disuelven en la misma medida en un mismo disolvente, así que para poder comparar la capacidad que tiene un solvente para disolver un producto, se emplea una magnitud con el nombre de solubilidad. Sin embargo, cabe destacar que la capacidad de disolver no es ilimitada.

Límite de Solubilidad.

En muchas aleaciones y para una temperatura específica, existe una concentración máxima de átomos de soluto. La adición de un exceso de soluto a este límite de solubilidad forma otra disolución sólida o compuesto con una composición totalmente diferente.

Solución Sólida.

        Es una solución en estado sólido de uno o más solutos en un solvente. El soluto puede incorporarse dentro de la estructura cristalina del disolvente bien mediante sustitución, reemplazando cada átomo del disolvente por un átomo del soluto.

        De las soluciones Sólidas se desprenden otros dos tipos de soluciones:

• Soluciones Sustitucionales, en las que el átomo o ión que se introduce sustituye a otro átomo o ión de la misma carga en la estructura huésped.
• Soluciones intersticiales, en las que las especies introducidas ocupan una posición que normalmente está vacía en la estructura cristalina, con lo que no salen fuera de la estructura átomos o iones.

Aleación.

        Se les define como la combinación de dos o más elementos donde el elemento principal será un metal, se hace con el propósito de mejorar una característica del material deseado, por ejemplo. El acero inoxidable es una mezcla entre cuatro materiales, estos siendo el acero, cromo, níquel y el cobalto.

Fase Intermedia de Aleación.

        Las fases intermedias de una aleación son todas aquellas composiciones químicas que ocurren entre dos metales totalmente puros y en la gran mayoría de los casos poseen una estructura cristalina totalmente diferente a los metales que la componen. Por ejemplo, la sal de mesa (NaCl).

Mezcla.

        Se suele definir a una mezcla como la combinación de varias sustancias, donde cada una de ellas preservarán sus características principales. Se pueden dividir en dos tipos:

• Mezclas Homogéneas, son todas aquellas donde sus componentes no se pueden diferenciar a primera vista. Y están formadas por un solvente y un soluto, por ejemplo, el agua junto a cualquier sal mineral, azúcar e incluso el vinagre.
• Mezclas Heterogéneas, Es aquella mezcla donde los componentes se pueden distinguir claramente, Se forman al mezclar sustancias físicamente distintas y distribuidas de una forma totalmente desigual. Y tendrán la característica de que se pueden separar sus componentes con relativa facilidad.

Diagrama De Fases.

¿Qué es un Diagrama de Fases? Y ¿Qué información nos pueden brindar?

Es un estilo de diagrama donde se muestran las fases estables de un compuesto en función a dos variables, comúnmente siendo la composición y la temperatura. Por ejemplo, de este modo los usos que se le pueden atribuir a los diagramas de fases son para materiales con enfriamientos muy lentos y así podremos visualizar las fases de equilibrio de una aleación al someterla a un enfriamiento lento. De igual manera podemos hacerlo con materiales con un enfriamiento acelerado, donde deberán aparecer fases de no equilibrio.

Aunado a esto, nos brindan la siguiente información acera de un material:

• Fases presentes.
• Composición de las fases presentes
• Cantidad relativa (porcentajes o fracciones) de las fases presentes

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Ilustración 1 Diagrama de fases del agua.

Diagrama de Fase Binario Isomorfo.

        Lo que representan físicamente estos diagramas es que ambos componentes, independientemente de la concentración de uno y de otro o de la fase en que se encuentren, sea esta sólida, líquida o gas, siempre estarán disueltos el uno en el otro para un mismo rango de temperatura y presión.

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Ilustración 2 Diagrama de Fases Binario Isomorfo.

        Diagrama de Fases Binario Eutéctico.

        Al sistema binario eutéctico se le define como el punto del sistema donde la adición de un componente a otro, este genera una disminución del punto de fusión.

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