Solidifación De Los Materiales

SOLIDIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

La solidificación es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia de líquido a sólido producido por una disminución en la temperatura o por una compresión de este material. Es el proceso inverso a la fusión, y sucede a la misma temperatura. Ejemplo de esto es cuando colocamos en el congelador agua, como la temperatura es muy baja esto hace que se haga hielo, o en pocas palabras, aumenta el volumen al solidificarse, aunque no sucede en todos los casos.

Solidificación de Metales

Durante los procesos de fundición, las piezas adquieren su forma gracias a la solidificación de un volumen metal o aleación metálica, forzado a solidificar bajo las restricciones de forma del molde. Las condiciones geométricas del molde, la velocidad de enfriamiento, el tipo de material utilizado, son variables que influyen en el mecanismo interno de solidificación, y por ende influyen en las propiedades mecánicas que tendrá la pieza.

1. Proceso de Solidificación

La solidificación de un metal o aleación metálica en estado líquido ocurre por formación y crecimiento de núcleos. La disminución de energía causada por el enfriamiento produce una aglomeración espontánea de partículas, permitiendo la formación de un núcleo. A medida que la temperatura disminuye, los núcleos crecen, dando origen a los granos que constituirán la estructura del metal sólido.

Figura 1. Proceso general de solidificación

2. Solidificación de Metales puros

Los metales puros, a diferencia de las aleaciones metálicas, poseen una temperatura de fusión bien definida, por lo que, al ser enfriados en equilibrio, toda la masa metálica solidifica a una misma temperatura, . Esta temperatura se mantiene constante durante el cambio de fase y es seguida de un enfriamiento en estado sólido. Los metales, sin embargo, normalmente son enfriados bajo condiciones de no equilibrio. En estas condiciones, los núcleos sólidos comenzarán a formarse a una temperatura menor que , requiriendo entonces de un subenfriamiento. La evolución de la temperatura en función del tiempo durante la solidificación se ilustra en una curva de enfriamiento típica en la figura 2.

Figura 2. Curva de enfriamiento

Se observa que, luego del subenfriamiento representado por , el material sufre un leve aumento de temperatura hasta llegar a la temperatura de fusión. Esto ocurre ya que, cuando existe suficiente sólido formado, éste libera una cantidad apreciable de calor latente de transformación, lo que eleva la temperatura del material hasta . Una vez alcanzada

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