Fundamentos de Nucleación, Aleaciones Metálicas y Tratamientos Térmicos

Tipos de Nucleación

Nucleación Homogénea

Se da lugar en el líquido fundido cuando el metal proporciona por sí mismo los átomos para formar los núcleos. Requiere un elevado grado de subenfriamiento. Las energías involucradas en la nucleación homogénea son: energía libre volumétrica y energía libre superficial.

Nucleación Heterogénea

Tiene lugar en un líquido sobre la superficie del recipiente que lo contiene, impurezas insolubles, u otros materiales estructurales que disminuyan la energía libre requerida para formar un núcleo estable. No requiere fuertes subenfriamientos. Para que se produzca este tipo de nucleación, el agente de nucleación sólido (impureza sólida o recipiente) debe ser mojado por el metal líquido.

Aleaciones Metálicas y Soluciones Sólidas

Definición de Aleación Metálica

Una aleación metálica es una mezcla de dos o más metales, o un metal y un no metal.

Soluciones Sólidas

Una solución sólida es un sólido que consta de dos o más elementos que están dispersados atómicamente formando una única estructura.

Soluciones Sólidas Sustitucionales

Formadas por dos elementos, los átomos de soluto pueden sustituirse por átomos de disolvente en posiciones de la red cristalina. La red puede distorsionarse por la presencia de átomos de soluto, especialmente si hay una diferencia de diámetros.

Soluciones Sólidas Intersticiales

Los átomos de soluto se sitúan en los espacios que hay entre los átomos de disolvente; estos espacios o huecos se llaman intersticios. Se pueden formar soluciones sólidas intersticiales con diferencia de diámetros.

Condiciones que Favorecen la Gran Solubilidad de un Átomo en Otro

• Los diámetros de los átomos no deben diferir más de un 15%.
• Las redes cristalinas tienen que ser las mismas, permitiendo una solubilidad completa.
• No debe haber diferencia de electronegatividad significativa.
• Los dos elementos deben tener la misma valencia.

Tratamientos Térmicos y Fenómenos de Solidificación

Tratamiento Térmico de Homogeneización

La mayoría de las estructuras recién moldeadas presentan segregación y, por tanto, tienen gradientes de composición. Para eliminar la estructura segregada, las piezas se calientan a temperaturas elevadas para acelerar la difusión en estado sólido. Se llama así porque se produce una estructura homogénea en la aleación.

Fenómeno de Región Circundante o Encasillamiento

Durante la solidificación rápida y la reacción peritéctica, la fase B recién formada es sólida. Dado que la difusión en estado sólido es relativamente lenta, la fase B formada alrededor de la fase L (líquida) crea una barrera de difusión, y la reacción peritéctica continúa con una velocidad monótona decreciente. Si se moldea rápidamente, la segregación tiene lugar durante la formación de la fase líquida primaria, y el encasillamiento de la fase L segregada por parte de la fase B ocurre durante la reacción peritéctica.