Tecnología De Los Materiales. Aleaciones Hierro Carbono

TRABAJO PRACTICO-UNIDAD Nº 2 Fecha de entrega:

METALES

1) Explica cómo se determinan los porcentajes de Sólido y Líquido de una aleación a determinada temperatura y concentración.

Para determinar los porcentajes de Sólido y Líquido de una aleación a una determinada temperatura y concentración, se utilizan los diagramas de equilibrio. Por ejemplo, en el caso de una solubilidad total, el Diagrama de Equilibrio tiene la siguiente forma:

1: A la temperatura T1 y para la Concentración C1, la aleación se encuentra en una sola fase, la cual es 100% Líquido.

3: A la temperatura T3 y para la Concentración C1, la aleación se encuentra en una sola fase, la cual es 100% Sólido.

2: A la temperatura T2 y para la concentración C1, parte de la aleación se encuentra en estado líquido y parte en estado sólido. Para determinar el porcentaje de sólido y líquido, se utiliza la Regla de la Palanca, de la siguiente manera:

Se grafica la palanca trazando la isoterma 2’ 2”, cuyo punto de apoyo es la concentración que se desea analizar (el dato), en nuestro caso el punto 2. Se lo hace trazando una línea que contenga al punto 2 y que una los límites de la curva de “Solidus” y “Liquidus”.

Para el planteo matemático, se deberá considerar siempre el brazo de palanca opuesto al porcentaje de la fase que se desea obtener y se lo divide por la longitud total de la palanca. El resultado se lo multiplica por 100 para obtener un porcentaje.

% Sólido = 100 x longitud de la isoterma lado Líquido / longitud total de la isoterma

= 100 x Segmento 2 2” / Segmento 2’ 2”

% Líquido = 100 x longitud de la isoterma lado Sólido / longitud total de la isoterma

= 100 x Segmento 2’ 2 / Segmento 2’ 2”

Evidentemente la suma de ambos porcentajes, Sólido y Líquido, siempre debe ser 100%

2) Hallar los porcentajes de sólido y líquido de las siguientes aleaciones a la temperatura dada.

Datos: Calculado geométricamente sobre las abscisas:

Concentración C1: 80% A – 20% B Concentración C2’: 45% A – 55% B

Concentración C2: 30% A – 70% B Concentración C2”: 20% A – 80% B

a) T1: 1500ºC

b) T2: 1200ºC

c) T3: 1130ºC

d) T4: 950ºC

A la temperatura T1 (1500ºC), ambas concentraciones C1 y C2 de la aleación, se encuentran totalmente en estado líquido (por sobre la línea “liquidus”).

A la temperatura T2 (1200ºC), la concentración C1 de la aleación cae justo sobre la línea “solidus” y por lo tanto se encuentra en una sola fase y su estado de agregación es 100% sólido, mientras que la concentración C2, se encuentra por encima de la línea “liquidus” y por lo tanto la aleación estará en estado 100% líquido.

A la temperatura T4 (950ºC), la aleación es 100% sólido para ambas concentraciones C1 y C2.

A la temperatura T3 (1130ºC), la aleación en C1 se encuentra en estado 100% sólido, pues ya se solidificó (cae por debajo de la línea de “solidus”). Pero en la concentración C2 de la aleación, una parte de la misma se encuentra en estado sólido y otra parte en estado líquido. Para calcular los porcentajes de cada uno de esos estados de agregación, aplicaremos la Regla de la Palanca:

Analizamos los porcentajes de A:

% Sólido A = 100 x longitud de la isoterma lado Líquido / longitud total de la isoterma

= 100 x Segmento 2 2” / Segmento 2’ 2”

= 100 x [30% – 20%] / [45% – 20%]

= 100 x 10% / 25%

= 40%

% Líquido A = 100 x longitud de la isoterma lado Sólido / longitud total de la isoterma

= 100 x Segmento 2’ 2 / Segmento 2’ 2”

= 100 x [45% – 30%] / [45% – 20%]

= 100 x 15% / 25%

= 60%

Entonces, en la concentración dada C2 y a una temperatura de 1130°C, la aleación se encontrará en un estado bifásico, donde el porcentaje líquido será del 60% y el sólido del 40%.

Corroboramos analizando los porcentajes de B, para demostrar que es indistinto su uso:

% Sólido B = 100 x longitud de la isoterma lado Líquido / longitud total de la isoterma

= 100 x Segmento 2 2” / Segmento 2’ 2”

= 100 x [80% – 70%] / [80% – 55%]

= 100 x 10% / 25%

= 40%

% Líquido B = 100 x longitud de la isoterma lado Sólido / longitud total de la isoterma

= 100 x Segmento 2’

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