Ejercicios Resueltos de Diagramas de Fase y Regla de la Palanca

Regla de la palanca y diagramas de fase

Ejercicio 15: Análisis de solubilidad y eutécticos

15. Dos elementos A y B se disuelven mutuamente hasta un 10 % cada uno a 550 °C, disminuyendo la solubilidad con la temperatura. Las temperaturas de fusión son 700 °C para el A y 600 °C para el B. A 550 °C, la aleación de 45 % de B solidifica formando un eutéctico. Se pide:

• a) Dibujar el diagrama de equilibrio indicando las fases que existen en cada región.
• b) Determinar la cantidad relativa de cada fase en el eutéctico, a la temperatura de solidificación.

Para determinar las cantidades relativas en el eutéctico utilizamos la regla de la palanca, indicándonos que a una concentración del 45% de B, los porcentajes de los sólidos son:

= 43,75%

= 56,75 %

SOLUCIÓN: a)

Ejercicio 26: Aleaciones binarias y estados de agregación

26. Un elemento (A) funde a la temperatura de 600 °C y otro (B) lo hace a 700 °C. Ambos son completamente solubles en el estado líquido pero totalmente insolubles en el estado sólido, formando un eutéctico a 300 °C que contiene un 30% del elemento A.

• a) Dibuje su diagrama de fases considerando las líneas rectas.
• b) Determine la temperatura a la que empieza a solidificar una aleación con el 70% de B, y la que tendrá cuando termine, de acuerdo con el diagrama dibujado.
• c) Diga cuáles son las fases de una aleación con el 15% de A, a la temperatura de 200 °C, su composición y las proporciones en las que se encontrarán en equilibrio.

b) 70% B = 30% A. Solidifica a 300 °C. T1 = 300 °C, T2 = 300 °C.

c) 15% A a 200 °C:

• Fase α = (100-15)/100 = 85% α
• Fase β = (15-0)/100 = 15% β

Ejercicio 1: Cálculo de fracciones de eutéctico

1. Dos metales A y B son completamente solubles en estado líquido e insolubles en estado sólido. La temperatura de fusión del metal A es de 900 °C y la del B de 700 °C. La aleación del 40 % de B solidifica a 400 °C, formando un eutéctico. Se pide:

• a) Dibujar el diagrama de equilibrio indicando las fases que existen en cada región.
• b) Determinar la cantidad de eutéctico de una aleación del 20% de B a temperatura ambiente.

Solución b): Para averiguarlo, debemos dividir el segmento opuesto al eutéctico (20-0) entre el segmento total (40-0), el cual se encuentra comprendido entre el eutéctico y el menor porcentaje de B. Así obtenemos que, partiendo de una aleación de 20% B y 80% A, podemos obtener un 50% de eutéctico, que estará formado por un 60% A y un 40% B.

% Eutéctico = (20-0) / (40-0) x 100 = 50% de eutéctico.