Fundamentos de Metalurgia Física: Conceptos Clave de Aleaciones y Diagramas de Fase

Conceptos Fundamentales en Metalurgia y Ciencia de Materiales

1. Estabilidad del Estado de Subfusión

¿El estado de subfusión es estable o inestable?

El estado de subfusión es inestable, ya que con una pequeña agitación, la masa solidifica rápidamente, liberando el calor latente de fusión.

2. Núcleos de Formación Cristalina

¿Cómo se denominan los núcleos de formación de redes cristalinas en la solidificación de metales puros?

Se denominan Dendritas.

3. Requisitos para la Formación de Aleaciones

¿Qué condiciones debe cumplir el producto resultante de la unión de dos o más elementos químicos para que tenga carácter de aleación?

Las condiciones fundamentales son:

• Que los elementos sean totalmente miscibles en estado líquido, de tal forma que al solidificarse resulte un producto homogéneo.
• Que el producto tenga carácter metálico.
• Los enlaces metálicos deben permanecer en la aleación.

4. Condiciones en Disoluciones Sólidas

En una disolución sólida, ¿qué condiciones debe cumplir el componente disolvente?

Debe mantener su estructura cristalina original.

5. Características de las Disoluciones Sólidas por Sustitución

¿Cuáles son las características fundamentales a tener en cuenta en la formación de disoluciones sólidas por sustitución?

Las características clave son:

• La estructura cristalina del disolvente y del soluto.
• Los radios atómicos.
• La afinidad química.
• La valencia relativa.

6. Definiciones de Componente, Fase y Grados de Libertad

Defina componente, fase y grados de libertad de un sistema material.

Componente

Se denomina a cada una de las sustancias o elementos químicos que forman un sistema material.

Fase

Se denomina a cada una de las partes homogéneas de un sistema que se diferencia físicamente del resto.

Grados de Libertad

Es el número de variables que se pueden modificar libremente (temperatura, presión, concentración, etc.) sin alterar el número de fases en equilibrio.

7. Composición de las Fases en Equilibrio

Las fases de un sistema material en equilibrio, ¿pueden estar formadas únicamente por elementos químicos puros?

Sí, aunque también pueden estar constituidas por compuestos químicos, aleaciones o disoluciones.

8. Estados Físicos en Diagramas de Fase

¿En qué estado se encuentran las aleaciones encima de la línea de Liquidus y por debajo de la línea de Solidus?

• Por encima de la línea Liquidus, se encuentra en estado líquido.
• Por debajo de la línea Solidus, se encuentra en estado sólido.

9. La Aleación Eutéctica

¿Qué es una aleación eutéctica? ¿Cuáles son sus características fundamentales?

Una aleación eutéctica es aquella que presenta el punto de fusión más bajo posible dentro de un sistema binario o multicomponente. Su principal característica es que se comporta, durante la solidificación, como si fuera un metal puro, solidificando a una temperatura constante.

10. Estados Alotrópicos del Hierro (Fe)

¿Cuáles son los estados alotrópicos del Fe?

El hierro presenta cuatro variedades alotrópicas principales, dependiendo de la temperatura:

1. Variedad α (Ferrita):
   • Temperatura de cristalización: Hasta 768 °C (Punto Curie).
   • Tipo de red: Cúbica Centrada en el Cuerpo (BCC).
   • Carácter: Magnético (ferromagnético).
2. Variedad β (Ferrita no magnética):
   • Temperatura de cristalización: Entre 768 °C y 910 °C.
   • Tipo de red: Cúbica Centrada en el Cuerpo (BCC).
   • Carácter: No magnético.
3. Variedad γ (Austenita):
   • Temperatura de cristalización: Entre 910 °C y 1400 °C.
   • Tipo de red: Cúbica Centrada en las Caras (FCC).
   • Carácter: Sin propiedades magnéticas.
4. Variedad δ (Ferrita Delta):
   • Temperatura de cristalización: Entre 1400 °C y 1538 °C (Punto de fusión).
   • Tipo de red: Cúbica Centrada en el Cuerpo (BCC).

11. Comparación entre Aceros y Fundiciones

Compare y establezca diferencias entre los aceros y las fundiciones.

Tipo de Aleación	Rango de Porcentaje de Carbono (C)
Aceros	Comprenden un porcentaje de carbono entre 0,1% y 1,76%.
Fundiciones	Comprenden un porcentaje de carbono entre 1,76% y 6,67%.