materiales

1. ENDURECIMIENTO POR DISPERSIÓN
DURANTE LA SOLIDIFICACIÓN
•1. PRINCIPIOS DE
ENDURECIMIENTO
POR DISPERSIÓN.

2. EN TODAS LAS
ALEACIONES QUE
HAN SIDO
ENDURECIDAS POR
DISPERSIÓN DEBEN
TENER MAS DE UNA
FASE.

3. LA FASE CONTINUA
ESTA EN MAYOR
CANTIDAD LA CUAL SE
LLAMA MATRIZ. LA
SEGUNDA QUE ESTA EN
MENOR CANTIDAD ES
EL PRECIPITADO

4. A LA MEZCLA DE FASES SE LE
LLAMA MICROCONSTITUYENTE.
EN LA FIGURA 10.1 NOS
PODEMOS DAR CUENTA QUE LAS
CARACTERISTICAS DE LA MATRIZ Y
PRECIPITADO AFECTAN LAS
PROPIEDADES GENERALES DE UNA
ALEACIÓN METÁLICA, EXISTEN
CIERTAS CONSIDERACIONES PARA
ESTAS CARACTERISTICAS:

5. 1. LA MATRIZ DEBE
SER BLANDA Y
DUCTIL, MIENTRAS
QUE EL PRECIPITADO
DEBE SER DURO Y
RESISTENTE.

6. 2. EL PRECIPITADO
DEBE SER
DISCONTINUO,
MIENTRAS QUE LA
MATRIZ DEBE SER
CONTINUA.

7. 3. LAS PARTÍCULAS
DE PRECIPITADO
DEBEN SER
PEQUEÑAS,
REDONDAS Y
NUMEROSAS.

8. 4. GRANDES
CANTIDADES DE
PRECIPITADO
INCREMENTAN LA
RESISTENCIA DE LA
ALEACIÓN.

9. • 2. Compuestos intermetálicos.
A. Propiedades
Compuesto
intermetálico
Estructura
Cristalina
Temperatura
de fusión (°C)
Densidad
(
𝑔
𝑐𝑚3)
Módulo de
Young
(GPa)
FeAl BCC ordenada 1250 – 1400 5.6 263
NiAl FCC ordenada (B2) 1640 5.9 206
Ni3Al FCC ordenada (L12) 1390 7.5 337
TiAl Tetragonal ordenada (L10) 1460 3.8 94
Ti3Al HCP Ordenada 1600 4.2 210
MoSi2 Tetragonal 2020 6.31 430

10. B. Tipos
ALUMINUROS. Ni3Al, Ti3Al,
TiAl.
BUENA RESISTENCIA
MECÁNICA Y RESISTENCIA A
LA OXIDACIÓN A ELEVADAS
TEMPERATURAS.

11. APLICACIONES:
APTO PARA EMPLEO
EN TURBINAS DE GAS
Y VAPOR,
FABRICACIÓN DE
AUTOMÓVILES,
VÁLVULAS, TUBERÍAS.

12. DURALUMINIO. CuAl2.
CONTIENE ALREDEDOR DEL 4%
DE CU Y 0.5% DE Mg,
MANGANESO E HIERRO.
ELEVADA RESISTENCIA
MECÁNICA.
BAJA RESISTENCIA A
CORROSIÓN.

13. APLICACIONES
SE EMPLEA EN LA
INDUSTRIA
AERONÁUTICA Y
AUTOMOTRIZ.

14. CEMENTITA. Fe3C
TIENE UN 6.67%
EN PESO DE
CARBONO.

15. LA ESTRUCTURA
CRISTALINA ES DE TIPO
ORTORROMBICA CON
12 ÁTOMOS DE HIERRO
Y 4 ÁTOMOS DE
CARBONO POR CELDA.

16. EL ENLACE QUE HAY
ENTRE LOS ÁTOMOS DE
HIERRO ES
PURAMENTE
METÁLICO.

17. • 3. DIAGRAMAS DE FASES CON
REACCIONES DE TRES FASES.
• EUTECTICA. A UN LIQUIDO SE LE APLICA
UN ENFRIAMIENTO Y OBTENGO COMO
PRODUCTOS SOLUCIÓN SOLIDA ALFA MAS
SOLUCION SOLIDA BETA.
• EUTECTODIDE. A LA SOLUCION LIQUIDA SE
LE APLICA UN ENFRIAMIENTO Y OBTENGO
COMO PRODUCTOS SOLUCIÓN SOLIDA
ALFA MAS SOLUCION SOLIDA BETA.

18. • MONOTECTICA. UN LÍQUIDO (L1) SE
TRANSFORMA EN OTRO LÍQUIDO
(L2) Y UN SÓLIDO ALFA.
• PERITECTICA. UN LÍQUIDO (L) Y UNA
FASE SÓLIDA ALFA SE
TRANSFORMAN EN OTRA FASE
SÓLIDA BETA.
• PERITECTOIDE. UN SÓLIDO ALFA Y
UN SÓLIDO BETA SE TRANSFORMA
EN UN SÓLIDO GAMA.

19. • 4. DIAGRAMAS DE FASES
EUTÉCTICOS.
A. ALEACIONES DE SOLUCIÓN SÓLIDA.
ALEACIONES DE SOLUCIÓN SÓLIDA:
LAS ALEACIONES QUE CONTIENEN DE
0 A 2% DE SN SE COMPORTAN
EXACTAMENTE IGUAL QUE LAS
ALEACIONES CU-NI, SE FORMA UNA
SOLUCIÓN SÓLIDA Α, DURANTE LA
SOLIDIFICACIÓN COMO EN LA FIG.
10.9.

20. ESTAS SOLUCIONES
SE ENDURECEN POR
SOLUCIÓN SÓLIDA.

21. B. ALEACIONES QUE EXCEDEN
EL LÍMITE DE SOLUBILIDAD.
LAS ALEACIONES QUE
CONTIENEN ENTRE 2 Y EL 19%
DE ESTAÑO, TAMBIÉN
SOLIDIFICAN Y PRODUCEN
UNA SOLUCIÓN Α.

22. SIN EMBARGO AL
CONTINUAR ENFRIÁNDOSE LA
ALEACIÓN, SE LLEVA A CABO
UNA REACCIÓN SÓLIDA, QUE
PERMITE QUE UNA SEGUNDA
FASE SÓLIDA Β PRECIPITE DE
LA FASE Α ORIGINAL COMO SE
MUESTRA EN LA FIG. 10.10

23. C. ALEACIONES EUTÉCTICAS.
LA ALEACIÓN QUE CONTIENE 61.9% DE
SN TIENE UNA COMPOSICIÓN
EUTÉCTICA COMO SE MUESTRA EN LA
FIG. 10.11.
EL TÉRMINO EUTÉCTICO SIGNIFICA
FÁCILMENTE FUSIBLES.
UNA ALEACIÓN CON LA COMPOSICIÓN
EUTÉCTICA TIENE UNA TEMPERATURA
MÍNIMA DE FUSIÓN.

24. LA SOLIDIFICACIÓN OCURRE A
183°C, LA CURVA DE
ENFRIAMIENTO ES SIMILAR A LA
DE UN METAL PURO COMO SE
MUESTRA EN LA FIG. 10.12.
EN EL SISTEMA PLOMO ESTAÑO,
LAS FASES SOLIDAS ALFA Y BETA
CRECEN DEL LIQUIDO EN FORMA
LAMINAR O EN PLACAS FIG. 10.13

25. EL PRODUCTO DE LA
REACCIÓN EUTECTICA ES
UN ARREGLO UNICO DE
DOS FASES SOLIDAS
LLAMADO
MICROCONSTITUYENTE
EUTECTICO.

26. D. ALEACIONES HIPOEUTÉCTICAS E
HIPERETÉUTICAS.
CUANDO SE ENFRIA UNA ALEACION
QUE CONTIENE ENTRE 19 Y 61.9%
DE ESTAÑO, EL LIQUIDO EMPIEZA A
SOLIDIFICAR LA TEMPERATURA DE
LIQUIDUS. SIN EMBARGO LA
SOLIDIFICACIÓN TERMINA
PASANDO POR LA REACCIÓN
EUTECTICA (FIG. 10.14).

27. LAS ALEACIONES CON
COMPOSICIONES ENTRE 19 Y
61.9% DE ESTAÑO SE CONOCE
COMO ALEACION
HIPOEUTECTICAS.
LAS ALEACIONES CON
COMPOSICIONES ENTRE 61.9 Y
97.5% DE ESTAÑO SE CONOCE
COMO ALEACION
HIPEREUTECTICAS.

28. CUANDO SE ENFRIA LA ALEACIÓN POR
DEBAJO DE 183°C, EL LÍQUIDO RESTANTE SE
TRANSFORMA SIGUIENDO LA REACCIÓN
EUTECTICA EN UNA MEZCLA LAMINAR DE
ALFA Y BETA. EL RESULTADO ES LA
MICROESTRUCTURA QUE SE OBSERVA EN
LA FIG. 10.15(A)
LA SECUENCIA DE SOLIDIFICACIÓN PARA
UNA ALEACIÓN HIPEREUTECTICAS ES
SIMILAR, PRODUCIENDOSE LA
MICROESTRUCTURA QUE SE MUESTRA EN
LA FIG. 10.15(B).

29. • 5. RESISTENCIA DE LAS
ALEACIONES EUTÉCTICAS.
oEN EL SISTEMA PLOMO-
ESTAÑO, LA FASE ΑLFA, QUE ES
UNA SOLUCIÓN SÓLIDA DE
ESTAÑO EN PLOMO ES MÁS
RESISTENTE QUE EL PLOMO
PURO.

30. oPROPIEDADES QUE INFLUYEN EN LA
RESISTENCIA.
TAMAÑO DE GRANO EUTÉCTICO. LOS
GRANOS EUTECTICOS SE NUCLEAN Y
CRECEN DE MANERA INDEPENDIENTE.
DENTRO DE CADA GRANO LA ORIENTACIÓN
DE LAS LAMINILLAS EN EL
MICROCONSTITUYENTE EUTÉCTICO ES
IDÉNTICA. LA ORIENTACIÓN CAMBIA AL
CRUZAR UN BORDE DE GRANO (FIG.
10.21(A)).

31. ESPACIAMIENTO INTERLAMINAR. EL
ESPACIAMIENTO INTERLAMINAR DEL
EUTECTICO ES LA DISTANCIA DEL CENTRO DE
UNA LAMINILLA DE ALFA AL CENTRO DE LA
SIGUIENTE LAMINILLA DE ALFA TAL COMO SE
MUESTRA EN LA FIG. 10.17.
EL ESPACIAMIENTO INTERLAMINAR SE
DETERMINA PRINCIPALMENTE POR LA
VELOCIDAD DE CRECIMIENTO DEL EUTECTICO.
LAMDA=C𝑅−1/2
, DONDE R ES LA RAPIDEZ DE
CRECIMIENTO Y C ES UNA CONSTANTE

32. oMICROESTRUCTURA DEL
EUTÉCTICO.
LA FORMA DE LAS FASES EN
EL MICROCONSTITUYENTE ES
INFLUIDA POR LA VELOCIDAD
DE ENFRIAMIENTO, LA
PRESENCIA DE IMPUREZAS Y
POR LA NATURALEZA DE LA
ALEACIÓN (FIG.10.21)

33. LA FASE DE SILICIO EN EL
EUTECTICO CRECE EN
FORMA DE PLACAS
DELGADAS Y PLANAS, LAS
CUALES EN UNA
MICROFOTOGRAFIA
APARECEN EN FORMA DE
AGUJAS (FIG. 10.21(B)).

34. LA MICROESTRUCTURA DEL
EUTECTICO EN LAS ALEACIONES
ALUMINIO-SILICIO SE ALTERA POR
MODIFICACIÓN. LA
MODIFICACIÓN HACE QUE CREZCA
LA FASE DE SILICIO EN FORMA DE
BARRAS DELGADAS
INTERCONECTADAS, ENTRE LAS
DENDRITAS DEL ALUMINIO FIG.
10.21(C).

35. EL DIAGRAMA DE FASES
EUTECTICO ALUMINIO-
SILICIO FORMA LA BASE
PARA UN BUEN NÚMERO
DE ALEACIONES
COMERCIALES
IMPORTANTES FIG.10.22.

36. • 6. EUTÉCTICOS Y EL PROCESAMIENTO DE
LOS MATERIALES.
LAS ALEACIONES PLOMO-ESTAÑO SON LA
BASE DE UNA SERIE DE ALEACIONES
UTILIZADAS PARA PRODUCIR MATERIALES
DE APORTE PARA LA SOLDADURA. POR
EJEMPLO SI SE DESEA UNIR LA TUBERIA DE
COBRE, SE PUEDEN UNIR SEGMENTOS
INDIVIDUALES INTRODUCIENDO LA
ALEACION EUTECTICA PLOMO-ESTAÑO EN
LA UNIÓN (FIG. 10.25).

37. • 7. SOLIDIFICACIÓN FUERA DEL EQUILIBRIO
EN EL SISTEMA EUTÉCTICO.
SUPONGAMOS QUE SE TIENE UNA
ALEACIÓN PLOMO AL 15%, QUE
SOLIDIFICA COMO UNA SOLUCIÓN
SÓLIDA. EL ÚLTIMO LÍQUIDO SE
SOLIDIFICA CERCA DE LOS 230°C ARRIBA
DEL EUTÉCTICO. SIN EMBARGO SI LA
ALEACIÓN SE ENFRÍA DEMASIADO RÁPIDO
SE PRODUCE UNA CURVA DE SOLIDUS
FUERA DE EQUILIBRIO(FIG. 10.26).

38. • 8. DIAGRAMA DE FASES TERNARIOS.
LA FIG. 10.27 MUESTRA UN DIAGRAMA
DE FASES TERNARIO HIPOTETICO
FORMADO POR LOS ELEMENTOS A, B Y
C. SE NOTA QUE EN LAS DOS CARAS
VISIBLES DEL DIAGRAMA ESTÁN DOS
EUTECTICOS BINARIOS Y UN TERCER
EUTECTICO BINARIO ENTRE LOS
ELEMENTOS B Y C ESTA OCULTO EN LA
PARTE TRASERA DE LA GRAFICA.

39. oGRÁFICA DE LIQUIDUS.
EN LA FIG. 10.27 SE NOTA QUE LA
TEMPERATURA A LA CUAL INICIA LA
SOLIDIFICACIÓN ESTA SOMBREADA. SE
PODRIAN TRANSFERIR ESTAS
TEMPERATURAS PARA CADA UNA DE
LAS COMPOSICIONES A UN DIAGRAMA
TRINGULAR Y TRAZAR LAS
TEMPERATURAS DE LIQUIDUS COMO
CONTORNOS ISOTERMICOS.

40. oGRÁFICA ISOTÉRMICA.
LA GRAFICA ISOTERMICA MUESTRA
LAS FASES PRESENTES EN EL MATERIAL
A UNA TEMPERATURA EN PARTICULAR.
RESULTA UTIL PARA PREDECIR LAS
FASES, SUS CANTIDADES Y
COMPOSICIONES A DICHA
TEMPERATURA. LA FIG. 10.29 NOS
MUESTRA UNA GRAFICA ISOTERMICA
DE LA FIG. 10.27 A TEMPERATURA
AMBIENTE.