Sistemas de Aleación
Diagrama de Fase T-x
Evolución Microestructural
Parámetros
Control de Composición
Control de Temperatura
Opciones de Visualización
Regla del Palanca
Principios Físicos
Regiones de Fase
Instrucciones
- Seleccione diferentes sistemas de aleación (Pb-Sn, Cu-Ag) o cree parámetros personalizados
- Ajuste composición y temperatura para explorar diferentes regiones de fase
- Observe los cambios microestructurales basados en composición y temperatura
- Use la regla del palanca para calcular fracciones de fase en regiones de dos fases
- Active la animación de curva de enfriamiento para ver el proceso de solidificación
¿Qué es un Diagrama de Fase de Aleación?
Un diagrama de fase de aleación es una representación gráfica que muestra las relaciones de equilibrio entre fases en un sistema de aleación de dos componentes como función de temperatura y composición. El diagrama T-x muestra regiones líquidas, sólidas y de dos fases donde líquido y sólido coexisten. Entender los diagramas de fase es crucial para predecir microestructura y diseñar aleaciones con propiedades específicas.
Reacción Eutéctica
La reacción eutéctica (L ⇌ α + β) ocurre a una composición y temperatura específicas donde el líquido se transforma simultáneamente en dos fases sólidas. Este punto representa la temperatura de fusión más baja en el sistema. Las aleaciones eutécticas se solidifican a temperatura constante, similares a metales puros, y forman microestructuras lamelares o en varilla características. Los ejemplos incluyen soldadura Pb-62%Sn (punto de fusión 183°C) y aleaciones de fundición Al-12%Si.
Regla del Palanca
La regla del palanca calcula las cantidades relativas de fases en regiones de dos fases. Trata la composición como un punto de equilibrio de palanca: la fracción de cada fase es proporcional a la distancia desde la composición general al límite de fase opuesto. Para fases líquida (L) y sólida (α): fₗ = (x - xₐ)/(xₗ - xₐ), donde x es composición general, xₗ es composición líquida, y xₐ es composición sólida. Este principio es fundamental para predecir microestructura y propiedades de materiales.
Evolución Microestructural
Durante el enfriamiento, las aleaciones desarrollan diferentes microestructuras dependiendo de la composición. Las aleaciones hipoeutécticas (composición < eutéctica) forman primero la fase α primaria, luego mezcla eutéctica. Las aleaciones hipereutécticas (composición > eutéctica) forman primero la fase β primaria. La composición eutéctica se forma completamente como estructura laminar fina. La escala y morfología de estas microestructuras determinan propiedades mecánicas: las estructuras eutécticas finas aumentan la resistencia, mientras que las fases primarias afectan la ductilidad y tenacidad.
Curvas de Enfriamiento
Las curvas de enfriamiento grafican temperatura vs. tiempo durante la solidificación. Metales puros y aleaciones eutécticas muestran arresto térmico (meseta) en el punto de fusión debido a la liberación de calor latente. Las composiciones fuera de la eutéctica muestran dos arrestos: primero cuando la fase primaria comienza a formarse, segundo a temperatura eutéctica. La longitud de la meseta eutéctica aumenta con la cantidad de mezcla eutéctica. El análisis de curva de enfriamiento se usa experimentalmente para determinar límites del diagrama de fase.
Aplicaciones
Los diagramas de fase de aleación son esenciales en ciencia e ingeniería de materiales: selección de aleaciones de soldadura para electrónica (Pb-Sn, Sn-Ag-Cu), diseño de aleaciones de fundición (Al-Si, Fe-C), desarrollo de aleaciones tratadas térmicamente (Al-Cu, Mg-Al), predicción de comportamiento de soldadura, control de microestructura a través de tratamiento térmico, y resolución de problemas de fallas de materiales. Las aplicaciones comunes incluyen soldadura blanda (Pb-63%Sn, funde a 183°C), aleaciones de soldadura fuerte (Cu-Ag, funde a 780°C), y aleaciones de fundición de aluminio (sistema Al-Si).