5/27/2018 Diagramas de Equilibrio Binario 2013
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DIAGRAMASDEEQULIBRIOBINARIO
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DIAGRAMASDEEQULIBRIOBINARIO
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SistemasdeAleacionesSolucionesslidasintersticiales
En las soluciones slidas intersticiales, el
solvente es siempre el elemento que
conforma la red, mientras que el soluto
ocupa las posiciones intersticiales de esta
red. As, el tamao del soluto debe ser
pequeo, para que puedan penetrar en
los intersticios.
Las soluciones slidas intersticiales
extensas, slo ocurren si el tomo de
soluto tiene un dimetro aparente menor
de 0.59 que el solvente. Los cinco tomosintersticiales ms comunes son: C, H, O, N
y B.
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SistemasdeAleacionesSolucionesslidassustitucionales
Si los elementos que conforman la solucin
slida sustitucional tienen diferente red
cristalina, examinando la red de la solucin
slida se determina fcilmente quien es el
solvente.
Cuando se forma una solucin slida
sustitucional, generalmente los tomos delmetal disuelto aparecen en la red del
solvente distribuidos en posiciones
completamente arbitrarias.
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REGLADEHUMEROTHERYPara que exista una alta solubilidad sustitucional de un
elemento en otro elemento, es necesario que se cumpla lassiguientes condiciones:
1. La diferencia de tamaos debe ser menor de 15 %
2. Deben presentar la misma estructura cristalina
3. Sus electronegatividades deben ser parecidas
4. Deben presentar la misma valencia
SistemasdeAleacionesSolucionesslidassustitucionales
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SolucionesslidassustitucionalesSolubilidaddeloselementos(Zn,Pb,Si,Ni,Al,Be)enelCu
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SistemasdeAleacionesSolucionesslidasintersticiales/sustitucionales
Fasesterminales
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SistemasdeAleacionesSolucionesslidasintersticiales/sustitucionales
?
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A diferencia de las soluciones slidas cuya localizacin en el diagrama
de equilibrio, aparecen en los extremos, y por ello se les denomina
fases terminales, las fases intermedias aparecen en el interior de los
diagramas de equilibrio. Estas fases intermedias pueden ser
compuestos electrnicos y compuestos intermetlicos.
a. Compuestos electrnicos
Los compuestos electrnicos, son fases intermedias cuya formacin sedebe a la inestabilidad de la nube electrnica que llega a saturarse de
electrones, al solubilizar en un metal A una cierta cantidad de otro
metal B de valenciasuperior al solvente.
SistemasdeAleacionesFasesintermedias
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Cuando aleamos Cu y Zn para
formar un latn, se forman, segn
la composicin del latn, cuatro
compuestos electrnicos:, , y.
: Tiene unaestructura BCCy unacomposicin CuZn.
: Tiene una estructura cbicacompleja y una composicin
Cu5Zn8
: Tiene una estructura HCP ycomposicin CuZn3.
SistemasdeAleacionesFasesintermedias:Compuestoselectrnicos
A estas fases tambin se les denomina compuestos de valencia anormal, y
presentan solubilidad sustitucional, es decir, admiten una variacin en su
composicin qumica, de all que tambin se les denomina soluciones slidasintermedias.
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HumeRothery analiz estos compuestos mediante la relacin:
y determin las siguientes relaciones:
para el constituyente beta, CuZn :
para el constituyente gamma, Cu5Zn8 :
, y para el constituyente delta, CuZn3:
tomosdetotalN
valenciadeelectronesdetotalNR
1421
23
112x11R
13
21
85
2x85R
12
21
4
7
31
2x31R
SistemasdeAleacionesFasesintermedias:Compuestoselectrnicos
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R=21/14 R=21/13 R=21/12
CuBe
CuZn
Cu3Al
Cu3Ga
Cu3In
Cu5Si
Cu5SnAgMg
AgZn
AgCd
Ag3Al
Ag3In
AuMgAuZn
AuCd
FeAl
CoAl
NiAl
NiIn
PdIn
Cu5Zn8Cu5Cd8Cu5Hg8Cu9Al4
Cu9Ga4Cu9In4
Cu31Si8Cu31Sn8
Ag5Zn8Ag5Cd8Ag5Hg8Ag9In4
Au5Zn8Au5Cd8Au9In4
Mn5Zn21Fe5Zn24Co5Zn21Ni5Be21Ni5Zn21Ni5Cd21Rh5Zn21Pd5Zn21Pt5Be21Pt5Zn21
Na31Pb8
CuZn3CuCd3Cu3Sn
Cu3Ge
Cu3Si
AgZn3
AgCd3Ag3Sn
Ag5Al3AuZn3AuCd3Au3Sn
Au5Al3
Estos compuestos electrnicos
no son exclusivos del diagrama
CuZn.
Lo presentan varios sistemas de
aleacin como se muestra en la
tabla agrupados segn las
relaciones R.
Fasesintermedias:Compuestoselectrnicos
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Fasesintermedias:Compuestoselectrnicos
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Fasesintermedias:Compuestoselectrnicos
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Los compuestos intermetlicos se encuentran en posiciones intermediasen el diagrama de equilibrio formando una lnea recta. Algunos de ellos se
forman por reacciones en estado slido (compuestos qumicos inestables),
y otros, se obtienen directamente desde el estado lquido (compuestos
qumicos estables).Los compuestos intermetlicos de valencia, se combinan siguiendo las
reglas de valencia qumica. Ejemplos: CaSe, Mg2Pb, Mg2Sn y Cu2Se.
Loscompuestos intermetlicos intersticiales, se forman por la unin entre
los elementos de transicin con el C , H , O , N y B. Estos tomos son
pequeos y se acomodan en los intersticios de la estructura cristalina del
metal. Ejemplos: TiC, TaC, FeN, Fe3C, W2C, CrN y TiH.
Fasesintermedias:Compuestosintermetlicos
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Fasesintermedias:Compuestosintermetlicos
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Fasesintermedias:Compuestosintermetlicos
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DIAGRAMADEEQUILIBRIOBINARIO REACCIONESINVARIANTESLas reacciones invariantes aparecen como lneas horizontales en eldiagrama de equilibrio binario. Las reacciones invariantes que han sido
observadas en diagramas de equilibrio binario, son:
l + reaccineutctica + reaccineutectoide
l + reaccinperitctica+
reaccinperitectoidel1 +l2 reaccinmonotctica
+l reaccinmetatctical1 + l2 reaccinsintctica
Lossmbolos l, l1, l2denotanfaseslquidasy , , .fasesslidas.Las reacciones que incluyen fases lquidas, sus nombres termina en
tctica, mientras que, si ocurren en estado slido termina en tctoide.
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DIAGRAMADEEQUILIBRIOBINARIO
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DIAGRAMADEEQUILIBRIOBINARIOl + reaccineutctica
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DIAGRAMADEEQUILIBRIOBINARIOl + reaccinperitctica
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Fasesintermedias:Compuestosintermetlicos
L+reaccinperitctica
l +reaccineutctica
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DIAGRAMADEEQUILIBRIO
BINARIO
L+reaccinperitctica
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DIAGRAMADEEQUILIBRIOBINARIOl1 +l2 reaccinmonotctica
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DIAGRAMADEEQUILIBRIOBINARIOl1 +l2 reaccinmonotctica
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DIAGRAMADEEQUILIBRIOBINARIOl1 + l2 reaccinsintctica
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DIAGRAMADEEQUILIBRIOBINARIO
+reaccineutectoide
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DIAGRAMADEEQUILIBRIOBINARIO + reaccinperitectoide
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DIAGRAMADEEQUILIBRIOBINARIO
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DIAGRAMADEEQUILIBRIOBINARIO
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ReglasdePortevin paralainterpretacindelosdiagramasbinarios1. En cada regin de equilibrio pueden coexistir, como mximo, dos
fases.
2. Con excepcin de la regin de la fase lquida, situada en la parte
superior del diagrama, todas las regiones con una sola fase estnocupadas por soluciones slidas.
3. Cuando se atraviesa una lnea oblicua del diagrama, el nmero de
fases vara enuna unidad.
4. Toda regin cuyo contorno est limitado por una lnea horizontal,
contiene dos fases.
5. Las regiones de dos fases que se encuentran limitadas por la misma
horizontal, en total entre ambas regiones no pueden tener ms de
tres fasesdiferentes1,2,3 (1+2/2+3), y estas 3 fases slo
pueden coexistir en equilibrio a la temperatura que determina la lnea
horizontal, siendo2la fase de concentracin intermedia.
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ReglasdePortevin paralainterpretacindelosdiagramasbinarios6. Toda fase que no figura en los diagramas ms que en una regin de
dos fases, es un metal puro o un compuesto definido.
7. Laregindeequilibriodedosfasespuedequedardivididoenzonas
porlaslneasquepartendepuntossingularesdeunalneahorizontal
deldiagrama
(punto
eutctico
oeutectoide).
Las
fases
que
coexisten
enlaszonasdeunamismareginsonlasmismas,peroestn
distribuidasdeformadiferentes.
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