DIAGRAMAS DE FASES

1.- ¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DE CONOCER SOBRE UN DIAGRAMA DE FASES PARA LA INDUSTRIA?

Es de gran importancia en la industria ya que mediante este se obtienen el comportamiento de los materiales que van hacer utilizado para un objetivo en común.

El Diagramas de fases son representaciones gráficas temperatura vs. Composición a presión constante, que permiten conocer, las fases presentes para cada temperatura y composición, solubilidades a diferentes temperaturas de un componente en otro, temperatura de solidificación, etc. Hay que tener en cuenta que los diagramas de fases se construyen a partir de datos experimentales de Análisis Térmico diferencial (ATD), observación métalo gráfica y difracción de rayos X.

2.- ¿QUÉ ES UN DIAGRAMA DE FASES?

Se denomina diagrama de fase a la representación graficas de las fronteras entre diferente estados de la materia de un sistema, en función de variables elegidas (generalmente presión contra temperatura) para facilitar el estudio del mismo. Cuando en una de estas representaciones todas las fases corresponden a estados de agregación diferentes se suele denominar diagrama de cambio de estado.

La mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio (condiciones de enfriamiento lento), siendo utilizadas por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de los materiales. Los diagramas de fases más comunes involucran temperatura versus composición.

3.- ¿QUÉ ES UN DIAGRAMA DE FASE PARA DOS METALES SOLUBLES?

Dos metales completamente solubles en estado líquido y completamente insoluble en estado sólido:

• Cada metal disminuye el punto de fusión del otro.

• La línea liquidus debe mostrar un mínimo, conocido como punto eutéctico.

Dos metales completamente solubles en los estados líquido y sólido: como los dos metales son completamente solubles en el estado sólido, el único tipo de fase sólida formada será una solución sólida sustitucional. Los dos metales tendrán generalmente el mismo tipo de estructura cristalina y diferirán en sus radios atómicos en menos del 8%.

4.- ¿QUÉ ES EL PUNTO EUTÉCTICO?

Se entiende por eutéctica (del griego: de buena fusión; F. Gauthrie, 1884) a la mezcla de sólidos íntimamente conectados, que posee un punto de fusión más bajo que el que poseen los compuestos individualmente. Por ejemplo: sea el sólido A impurificado con B, los puntos de fusión respectivos son PfA y PfB y PfA<PfB, entonces el punto eutéctico (temperatura a la cual funde la mezcla), Pe, será menor que el punto de fusión de A. El ejemplo vale también para el caso en el que PfB<PfA, en este caso el punto Pe<PfB. La mezcla eutéctica se comporta como un sólido puro, no obstante es incorrecto afirmar que se trata de una solución sólida. Se puede hacer una analogía con el descenso crioscópico para soluciones y solutos.

5.- ¿QUÉ ES EL HIERRO?

El hierro es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe.

Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo el aluminio es más abundante. Igualmente es uno de los elementos más importantes del Universo, y el núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al moverse un campo magnético.

¿6.- QUÉ ES EL CARBONO?

El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de color negro, muy rica en carbono y con cantidades variables de otros elementos, principalmente hidrógeno, azufre, oxígeno y nitrógeno, utilizada como combustible fósil.

Es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante respectivamente.

7.- ¿QUÉ ES EL ACERO?

Son productos ferrosos con aleaciones de hierro y carbono, con porcentajes de carbono que varían ente un 0,03% y un 2% normalmente y algunos aceros especiales pueden alcanzar valores por encima del 4%. Los aceros son una combinación de una gran cantidad de elementos que pueden perjudicar o beneficiar el producto final.

Los aceros están conformados por conglomerados de átomos unidos por enlaces covalentes por lo que tiene un comportamiento físico que se puede explicar a nivel atómico.

8.- ¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DEL DIAGRAMA HIERRO-CARBONO?

El diagrama de equilibrio hierro-carbono adquiere una extraordinaria importancia en el estudio y utilización de las distintas aleaciones tecnológicas del hierro, por lo tanto es el “mapa” que indica cómo, cuándo y en qué condiciones debe realizarse un tratamiento térmico y los resultados que deben esperarse del mismo. A partir del diagrama puede predecirse por ejemplo el tipo de constituyente mayoritario que tendrá la aleación en función de la temperatura y del contenido (%) de carbono; conocidos los constituyentes pueden predecirse entonces las propiedades que tendrá dicha aleación.

9.- ¿CUÁLES SON LOS PASOS PARA LA FABRICACION DEL ACERO?

Para poder producir acero, las industrias generalmente utilizan uno de dos procesos, cada proceso utiliza diferentes materiales y tecnología. Estos dos procesos principales para hacer acero son:

- El horno de oxígeno básico (BOF, por sus siglas en inglés Basic Oxygen Furnace)

- El horno de arco eléctrico (EAF, por sus siglas en inglpes Electric Arc Furnace)

El proceso de Horno de Oxígeno Básico básicamente funde hierro rico en carbono que se transforma en acero, su proceso se distingue por los siguientes pasos:

•El hierro es fundido en un horno, posteriormente es vertido en un contenedor grande para realizarle un pre-tratamiento llamado contenedor BOF.

•Este pre- tratamiento consiste en tratar al metal para reducir la carga de azufre, silicio y fósforo. La cantidad de impurezas que se quita del metal determina la calidad final del acero fabricado.

•El proceso BOF se distingue por hacer uso de hierro viejo para fabricar acero nuevo, así que es necesario balancear la carga del acero nuevo con hierro viejo, se hace en

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