Teoria de Las Aleaciones
description
Transcript of Teoria de Las Aleaciones
TEORIA DE LAS ALEACIONES
Aleacion: es una combinación de dos o mas elementos de los cuales
por lo menos uno es un metal, y que presenta características
metálicas.
Sistema de Aleación: contiene todas las aleaciones que pueden formarse por varios
elementos combinados en todas las proporciones posibles.
Sistema de Aleación Binario: es cuando el sistema de aleación se forma por dos
elementos. Sistema de Aleación Ternario: es cuando el
sistema de aleación se forma por tres elementos.
Cuando se toman 45 de los metales mas comunes, cualquier combinación dará 990
sistemas binarios y alrededor de 14000 sistemas ternarios. Pero para cada sistema es posible
contar con un gran numero de aleaciones diferentes. Si la composición varia de 1% en 1%,
cada sistema binario dará cien clases de aleaciones diferentes y como las aleaciones
comerciales suelen contar con muchos elementos, entonces podemos decir que el
numero de aleaciones es casi infinito.
Las aleaciones suelen clasificarse de acuerdo con su estructura, los sistemas de aleación completos pueden clasificarse según el
tipo de diagrama de equilibrio o diagrama de fase.ESTRUCTURAS DE ALEACION
Homogéneas (constan de una sola fase)- Solución Solida
SustitucionalIntersticial
- Fase Intermedia de AleaciónIntermetalica
IntersticialElectrónica
Mezcla (cualquier combinación de fases solidas)- Metal puro
- Solución solida- Aleación intermedia
Sistema: Una porción del universo que ha sido aislada de tal modo que sus propiedades puedan ser estudiadas.
Equilibrio: un sistema se dice que esta en equilibrio si no tienen lugar cambios macroscópicos con el tiempo.
Fase: Una porción de un sistema material característico y físicamente homogéneo. Es cualquier cosa homogénea y
físicamente distinta. En los elementos puros fase y estado son sinónimos. Si una
aleación es homogénea en el estado solido, solo puede ser lo que se llama solución solida o compuesto.
Si la aleación es una mezcla, entonces esta compuesta de cualquier combinación de las fases posibles en el estado solido; mezcla de dos metales puros, dos soluciones solidas o un metal
puro y una solución solida.
ELEMENTOS PUROS: para los elementos puros (metales puros), hay solo tres fases; gaseosa,
liquida y solida. Algunos materiales son alotrópicos en el estado solido y tienen
diferentes fases solidas.CAMBIO DE FASE: cuando el metal sufre un
cambio en su estructura cristalina, experimenta un cambio de fase, ya que cada tipo de
estructura cristalina es físicamente distinta.
Diagrama de Fase del Agua Pura
Diagrama de Fase del Fe puro
Compuesto: la mayoría de los compuestos químicos ordinarios son combinaciones de elementos con valencia positiva y negativa; NaCl. El compuesto
tendrá sus propias propiedades físicas, químicas y mecánicas características.
Soluciones Solidas: es simplemente una en estado solido y consta de dos clases de átomos combinados
en un tipo de red espacial. La mayoría de las soluciones solidas se solidifican entre un intervalo de
temperaturas.Solución: cualquier solución esta constituida por dos
partes, un soluto y un solvente.Soluto: es la menor parte de la solución, osea el
material que se disuelve.
Solvente: es la mayor parte de la solución. La que disuelve.
Condiciones en que se puede presentar una Solución
Solución no saturada: es la solución en la cual hay menor cantidad de soluto que la que el solvente
puede disolver.Solución Saturada: es la solución que tiene la
cantidad limite de soluto que el solvente puede disolver.
Solución Sobresaturada: es la solución en la que hay mas soluto que la que el solvente puede
disolver.
TIPOS DE SOLUCIONES SOLIDAS.
Solución Solida Sustitucional: en esta solución los átomos del soluto sustituyen átomos del solvente en la
estructura reticular del solvente; por ejemplo, los átomos de Ag pueden sustituir átomos de Au sin que se
pierda la estructura FCC del oro, y viceversa.
Solucione Solida Intersticiales: estas se forman cuando átomos de pequeños radios atómicos se acomodan en los espacios o intersticios de la estructura reticular de
los átomos solventes mas grandes.
Solución Solida Sustitucional e Intersticial
Reglas de Solubilidad de sólidos de Hume-Rothery.
1. El tamaño de los átomos de cada uno de los dos elementos no debe diferir en mas de un 15%.
2. Los elementos no deben formar compuestos entre si. Es decir, no debe haber diferencias apreciables en las
electronegatividades de los dos elementos.3. Los elementos deben tener la misma valencia.
4. La estructura cristalina de cada elemento de la disolución solida debe ser la misma.
Diagrama de Fases en Equilibrio: representación grafica de las presiones, temperaturas y
composiciones para las cuales varias fases son estables en el equilibrio. En Ciencia de los
Materiales, los diagramas de fase mas comunes involucran temperatura frente a composición.
Los diagramas de fase o diagramas de equilibrio, contienen información respecto a los cambios de
fase, en los sistemas de aleaciones.
Los Diagramas de Fase se construyen por los siguientes dos métodos:
Método Analítico: este método consiste en hacer un modelo matemático basado en las leyes de la termodinámica y el concepto de
energía libre de Gibbs. Las ecuaciones resultantes son bastante complicadas y escapan
al contexto de este curso.
Método Experimental: Los datos para construir los diagramas de fase se determinan
experimentalmente por diversos métodos. El mas empleado es el método de análisis térmico.
Métodos Experimentales.
Análisis Térmicos: este es el método experimental que mas se emplea. Cuando se hace un diagrama de temperatura Vs tiempo, a
composición constante, la curva de enfriamiento resultante mostrara un cambio de pendiente cuando ocurre un cambio de fase a causa de la evolución de calor por el cambio de fase. Este método parece ser el mejor para determinar la temperatura de solidificación
inicial y final.Método Metalografico: estos consisten en calentar muestras de una aleación a diferentes temperaturas, esperando que el equilibrio se establezca, y entonces se enfrían rápidamente la estructura a esa temperatura. Entonces las muestras se analizan al microscopio.
Este método es el mas apropiado para verificar un diagrama.Difracción de Rayos X: este método mide las dimensiones de la red,
indicando la aparición de una nueva fase, ya sea por el cambio en las dimensiones de la red o por la aparición de una nueva estructura
cristalina.
Curva de Enfriamiento de una Sustancia Pura
Curva de Enfriamiento de una Aleación
TIPOS DE DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMA DE FASE TIPO I
DOS METALES COMPLETAMENTE SOLUBLES EN EL ESTADO LIQUIDO Y COMPLETAMENTE SOLUBLES EN EL
ESTADO SOLIDO
Curvas de Enfriamiento DiagFaseTipo-I
Diagrama de Fase Tipo I
DiagFaseEnfLentoUnaAleacion
Regla de la Palanca
Cantidad Relativa de cada fase
% Liquido = *100
% Solido = *100
segmentoOS
segmentoLS
segmentoLO
segmentoLS
Composición Química de Cada Fase
La linea Vinculo LS, toca la frontera de fase en el punto L y en el punto S.
Del punto L se abate una linea al eje horizontal y se lee la composicion quimica de la fase liquida.
(en este caso).
Del punto S se abate una linea al eje horizontal y se lee la composicion quimica de la fase solida.
(en este caso).
ConstDiagFase Cu-Ni
Diagrama de Fase Cu-Ni