líquido
10.1 Diagrama con reacción monotéctica 10.1 Diagrama con reacción monotéctica
Estos diagramas aparecen cuando los metales e
Estos diagramas aparecen cuando los metales en estado liquido no son miscibles dentro n estado liquido no son miscibles dentro dede un campo de composición y temperatura determinado, sí siéndolo fuera de él. El campo de un campo de composición y temperatura determinado, sí siéndolo fuera de él. El campo de insolubilidad suele tener forma de cúpula, como indica la figura-10.1, a la que se llama cúpula o insolubilidad suele tener forma de cúpula, como indica la figura-10.1, a la que se llama cúpula o laguna de insolubilidad.
laguna de insolubilidad.
Desde luego, si no existe solubilidad total en estado líquido, es poco probable que exista Desde luego, si no existe solubilidad total en estado líquido, es poco probable que exista solubilidad, aún parcial, en estado sólido, siendo el caso más frecuente el de insolubilidad en solubilidad, aún parcial, en estado sólido, siendo el caso más frecuente el de insolubilidad en estado sólido. Si existe solubilidad parcial en estado sólido suele estar restringida a la formación estado sólido. Si existe solubilidad parcial en estado sólido suele estar restringida a la formación de una única solución sólida de solubilidad muy limitada.
de una única solución sólida de solubilidad muy limitada.
El diagrama de la figura-10.1 representa el caso más habitual de insolubilidad en estado El diagrama de la figura-10.1 representa el caso más habitual de insolubilidad en estado sólido. La cúpula MQN presenta un máximo para la llamada temperatura de cosolución Tc. En sólido. La cúpula MQN presenta un máximo para la llamada temperatura de cosolución Tc. En el interior de la cúpula o laguna los líquidos L
el interior de la cúpula o laguna los líquidos L11y Ly L22son inmiscibles, estado definidas susson inmiscibles, estado definidas sus
composiciones y porcentajes por la regla de la horizontal. Los dos líquidos tienden a igualarse composiciones y porcentajes por la regla de la horizontal. Los dos líquidos tienden a igualarse sus composiciones lo que se alcanza a la temperatura Tc
sus composiciones lo que se alcanza a la temperatura Tc
Figura-10.1.Diagrama de solubilidad parcial en estado líquido con reacción monotéctica Figura-10.1.Diagrama de solubilidad parcial en estado líquido con reacción monotéctica
El líquido L
El líquido L11varía su composición por la curva MQ, mientras que el Lvaría su composición por la curva MQ, mientras que el L22lo hace a travéslo hace a través
de NQ, fuera de la cúpula el líquido L es homogéneo. de NQ, fuera de la cúpula el líquido L es homogéneo.
Las aleaciones cuya composición esté comprendida entre P y N% de B dan la llamada Las aleaciones cuya composición esté comprendida entre P y N% de B dan la llamada reacción monotéctica a la temperatura de la isoterma PMN, la reacción es total para el punto reacción monotéctica a la temperatura de la isoterma PMN, la reacción es total para el punto monotéctonico M:
monotéctonico M:
L
LMM↔↔ A + LA + LNN(F=3,V=0)(F=3,V=0)
Las aleaciones hipomonotécticas, entre P y M, dan la reacción parcial con exceso de Las aleaciones hipomonotécticas, entre P y M, dan la reacción parcial con exceso de metal A:
metal A:
A + L
A + L↔↔A + LA + LNN
Por debajo de la temperatura monotéctica el líquido L se enriquece en metal B, Por debajo de la temperatura monotéctica el líquido L se enriquece en metal B, solidificando como eutéctico a la temperatura T
solidificando como eutéctico a la temperatura TEE
El diagrama con transformación monotéctica
El diagrama con transformación monotéctica más conocido quizás sea el Cu-Pbmás conocido quizás sea el Cu-Pb
representado en la figura-10.2, en la que el punto del 99,94% es la composición del eutéctico, representado en la figura-10.2, en la que el punto del 99,94% es la composición del eutéctico, formado prácticamente por Pb puro.
formado prácticamente por Pb puro.
Figura-10.2.Diagrama de equilibrio Cu-Pb Figura-10.2.Diagrama de equilibrio Cu-Pb
Los bronces especiales denominados cuproplomos con contenidos inferiores al 45% Pb, Los bronces especiales denominados cuproplomos con contenidos inferiores al 45% Pb, son aleaciones muy empleadas para la fabricación de cojinetes que pueden trabajar
son aleaciones muy empleadas para la fabricación de cojinetes que pueden trabajar ocasionalmente en condiciones de falta de lubricación, pues la elevación de temperatura ocasionalmente en condiciones de falta de lubricación, pues la elevación de temperatura motivada por el contacto directo de eje y cojinete funde el plomo que actúa entonces de motivada por el contacto directo de eje y cojinete funde el plomo que actúa entonces de lubricante. Sin embargo, la fabricación e estas aleaciones requiere técnicas especiales pues la lubricante. Sin embargo, la fabricación e estas aleaciones requiere técnicas especiales pues la fabricación según el diagrama termodinámico, conduce a una microestriuctura como la de la fabricación según el diagrama termodinámico, conduce a una microestriuctura como la de la figura-10.3(a), en la que el eutéctico, formado por Pb casi puro, orla los granos de Cu puro. La figura-10.3(a), en la que el eutéctico, formado por Pb casi puro, orla los granos de Cu puro. La resistencia mecánica, dada la disposición del plomo como constituyente matriz, es pequeña, e resistencia mecánica, dada la disposición del plomo como constituyente matriz, es pequeña, e interesa que el plomo a
interesa que el plomo aparezca como pequeños glóbulos regularmente distribuidos sobre unaparezca como pequeños glóbulos regularmente distribuidos sobre una matriz de Cu puro, ya que esta microestructura es la menos penalizada por la baja resistencia a matriz de Cu puro, ya que esta microestructura es la menos penalizada por la baja resistencia a la tracción del plomo [ figura-10.3(b)].
la tracción del plomo [ figura-10.3(b)].
(a) (b)
(a) (b)
Figura-10.3(a) Microestructura de equilibrio de Cu-30%Pd, (b) Microestructura industrial de Figura-10.3(a) Microestructura de equilibrio de Cu-30%Pd, (b) Microestructura industrial de lala misma aleación
misma aleación
Las aleaciones hipermonotécticas con contenidos superiores al
Las aleaciones hipermonotécticas con contenidos superiores al 45% Pb no se utilizan45% Pb no se utilizan industrialmente pues, además de su escasa resistencia mecánica, su fabricación se complica por industrialmente pues, además de su escasa resistencia mecánica, su fabricación se complica por la tendencia a separarse los dos líquidos por su diferencia de densidad.
la tendencia a separarse los dos líquidos por su diferencia de densidad.
Algunos diagramas de solubilidad parcial en estado líquido, como el representado en la Algunos diagramas de solubilidad parcial en estado líquido, como el representado en la figura-10.4, muestran una cúpula abierta
figura-10.4, muestran una cúpula abierta siendo los tramos superiores de ambas ramassiendo los tramos superiores de ambas ramas discontinuos.
discontinuos.
Estas cúpulas que no poseen temperatura de cosolución y permanecen abiertas aparecen Estas cúpulas que no poseen temperatura de cosolución y permanecen abiertas aparecen cuando la elevación de temperatura de los líquidos inmiscibles no conduce a su solubilización y cuando la elevación de temperatura de los líquidos inmiscibles no conduce a su solubilización y
Figura-10.4.Diagrama con laguna de solubilidad abierta Figura-10.4.Diagrama con laguna de solubilidad abierta
10.2 Diagrama con reacción sintética 10.2 Diagrama con reacción sintética
Esta reacción es muy infrecuente y aparece en diagramas con laguna de solubilidad como Esta reacción es muy infrecuente y aparece en diagramas con laguna de solubilidad como el de la figura-10.5.
el de la figura-10.5.
La isoterma MSN define las aleaciones que presentan la reacción sintética, siendo ésta La isoterma MSN define las aleaciones que presentan la reacción sintética, siendo ésta total para el punto S:
total para el punto S:
L
LMM LLNN↔↔ γγ (F=3,V=0)(F=3,V=0)
Tanto las aleaciones hipo como las hipersintécticas dan reacciones parciales que Tanto las aleaciones hipo como las hipersintécticas dan reacciones parciales que transcurren con exceso de líquido: L
transcurren con exceso de líquido: LMMpara las hipo y Lpara las hipo y LNNpara las hipersintécticas.para las hipersintécticas.
De forma similar la reacción peritéctica la reacción sintéctica no suele ser completa y la De forma similar la reacción peritéctica la reacción sintéctica no suele ser completa y la microestructura obtenida en la práctica industrial difiere sustancialmente de la que indica la microestructura obtenida en la práctica industrial difiere sustancialmente de la que indica la evolución termodinámica.
Figura-10.5.Diagrama con reacción sintética Figura-10.5.Diagrama con reacción sintética
La aleación con un x% del metal B, hiposintéctica, enfriada termodinámicamente a La aleación con un x% del metal B, hiposintéctica, enfriada termodinámicamente a velocidad infinitamente lenta dará fase
velocidad infinitamente lenta dará faseγγ por reacción entre los líquidos Lpor reacción entre los líquidos LMM y Ly LNNinmiscibles yinmiscibles y
las microestructuras sucesivas en el enfriamiento vendrán indicadas en el esquema las microestructuras sucesivas en el enfriamiento vendrán indicadas en el esquema siguiente:(Figura-10.6)
siguiente:(Figura-10.6)
Figura-10.6. Evolución termodinámica de aleación hiposintéctica Figura-10.6. Evolución termodinámica de aleación hiposintéctica
Sin embargo, la reacción sintética requiere el contacto entre L
Sin embargo, la reacción sintética requiere el contacto entre L11 y y LL22 para formarpara formar γγ en laen la
interfase entre ambos líquidos, y si el enfriamiento es rápido no hay difusión a través de la interfase entre ambos líquidos, y si el enfriamiento es rápido no hay difusión a través de la γγ
inicialmente formada y los líquidos L
inicialmente formada y los líquidos L11y Ly L22separados entre sí evolucionan independientemente,separados entre sí evolucionan independientemente,
dando lugar a la
Figura-10.7. Evolución termodinámica de aleación hipersintéctica Figura-10.7. Evolución termodinámica de aleación hipersintéctica
Es decir, el enfriamiento industrial conduce, por la difusión limitada, a la aparición de Es decir, el enfriamiento industrial conduce, por la difusión limitada, a la aparición de fase B para aleaciones hiposintéticas y, viceversa, de fase A para las hipersintécticas.
fase B para aleaciones hiposintéticas y, viceversa, de fase A para las hipersintécticas.
Un diagrama aunque sin aplicación industrial, en el que aparece un sintéctico es el de las Un diagrama aunque sin aplicación industrial, en el que aparece un sintéctico es el de las aleaciones Na-Zn.
aleaciones Na-Zn.