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Diagramas de equilibrio de fases
Problema
2024 · Extraordinaria · Titular
2.2
Examen
BLOQUE 2. MATERIALES Y FABRICACIÓN

A partir del diagrama de equilibrio de fases que se muestra en la figura, para los metales A y B:

Imagen del ejercicio
a) Indique cuál es la solubilidad máxima en estado sólido de A en B y de B en A. Determine la temperatura de fusión de los metales A y B.b) Determine la proporción de A y B para la que se observa un comportamiento eutéctico ¿A qué temperatura funde esta aleación?c) Describa el proceso de enfriamiento desde los 400C400^\circ \text{C} hasta la temperatura ambiente de una aleación con un 90%90 \% de B.d) Calcule la proporción de cada una de las fases presentes para una aleación con 20%20 \% de B a 450C450^\circ \text{C}.
Diagrama de fasesEutécticoRegla de la palanca
a)

Determinamos las solubilidades máximas en estado sólido y las temperaturas de fusión de los metales A y B a partir del diagrama de fases.

Solubilidad máxima de B en A:
Solubilidad máxima de A en B:
Temperatura de fusión del metal A puro:
Temperatura de fusión del metal B puro:
b)

Identificamos la composición y temperatura del punto eutéctico en el diagrama.

Proporción de A y B para comportamiento eutéctico:
Temperatura de fusión de la aleación eutéctica:
c)

Descripción del proceso de enfriamiento de una aleación con 90% de B90 \% \text{ de B} (y 10% de A10 \% \text{ de A}) desde 400C400^\circ \text{C}.

1. Desde $400^\circ \text{C}$ hasta $350^\circ \text{C}$ (aproximadamente):

La aleación se encuentra completamente en estado líquido (L).

2. Entre $350^\circ \text{C}$ y $250^\circ \text{C}$:

Al cruzar la línea liquidus, comienza la solidificación. Se forma una fase sólida primaria rica en B (solución sólida de A en B, la denotaremos como βss\beta_{\text{ss}}). A medida que la temperatura disminuye, la composición del líquido residual se mueve a lo largo de la línea liquidus hacia la composición eutéctica (78% de B78 \% \text{ de B}), enriqueciéndose en A.

3. A $250^\circ \text{C}$ (temperatura eutéctica):

El líquido que aún permanece, con una composición de 78% de B78 \% \text{ de B}, solidifica isotérmicamente formando una mezcla eutéctica de las dos fases sólidas: α\alpha (solución sólida de B en A) y βss\beta_{\text{ss}} (solución sólida de A en B). Esta mezcla es característica por su microestructura laminar.

4. Por debajo de $250^\circ \text{C}$ hasta temperatura ambiente:

No se observan más cambios de fase para esta composición en el rango de temperaturas mostrado en el diagrama. La microestructura final consistirá en la fase βss\beta_{\text{ss}} proeutéctica (formada antes de la temperatura eutéctica) y el eutéctico lamar (α+βss)(\alpha + \beta_{\text{ss}}).

d)

Calculamos la proporción de cada fase para una aleación con 20% de B20 \% \text{ de B} a 450C450^\circ \text{C} utilizando la regla de la palanca.