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Capítulo 10:

 Diagramas de fase y comportamiento óptico de los metales.

En este breve capítulo trataremos los puntos básicos acerca de los diagramas de fases.

Diagramas de fase e interpretación.

Un sistema de aleaciones es la unión de dos o más metales en todas sus combinaciones posibles, es decir, considerando todas las concentraciones posibles del metal A con el metal B.

Un diagrama de fase es un esquema que muestra las fases y sus composiciones en cada temperatura y composición de la aleación. Cuando en la aleación sólo están presentes dos elementos se puede elaborar un diagrama de fases binario.

Cada fase tiene una composición expresada en porcentajes de cada uno de los elementos, expresado en peso.

La curva superior en el diagrama es la temperatura de liquidus para las distintas aleaciones. Esto significa que la aleación debe calentarse por encima de la temperatura acotada por liquidus para hacerla completamente líquida y que empezará a solidificarse cuando  se la enfríe hasta la temperatura marcada por liquidus.

La temperatura de solidus es generalmente la curva inferior. Una aleación no estará totalmente sólida sino hasta que se enfríe por debajo de la temperatur de solidus.

La diferencia de temperatura entre liquidus y solidus se denomina rango de solidificación . Dentro de este rango coexistirán dos fases: una líquida y otra sólida.

El diagrama de fases es muy útil cuando se desea saber que fases están presentes a cierta temperatura, en el momento de diseñar un proceso de fabricación para un producto metálico.

Varias combinaciones de dos elementos producen diagramas de fase complejos que contienen reacciones que implican tres fases independientes. Existen cinco reacciones de tres fases de mayor importancia en los diagramas binarios y son: eutéctica, peritéctica, monotéctica, eutectoide y peritectoide.

Las reacciones eutéctica, peritéctica y monotéctica forman parte del proceso de solidificación. Las aleaciones que se utilizan para fundición o soldadura aprovechan el bajo punto de fusión de la reacción eutéctica. El diagrama de fases de la aleaciones monotécticas tiene un domo llamado zona de miscibilidad, en donde coexisten dos fases líquidas.. Las reacciones peritécticas conducen a la solidificación fuera de equilibrio y a la segregación.

Las reacciones eutectoide y peritectoide son exclusivas del estado sólido. La reacción eutectoide forma la base del tratamiento térmico de varios sistemas de aleaciones, incluyendo el acero. La reacción peritectoide es extremadamente lenta y produce indeseables estructuras  fuera de equilibrio.

Aleaciones eútecticas

Un sistema eutéctico es aquel en el cual cierta combinación de  los componentes  presenta completa solubilidad en estado líquido, pero solubilidad sólida limitada, lo que significa que cuando  una aleación eutéctica solidifica, los átomos de los metales componentes se segregan para formar regiones de los metales originales casi puros.

Las aleaciones eutécticas son frágiles por que la presencia de las fases insolubles inhibe el deslizamiento. La resistencia y a veces la dureza de estas aleaciones llegan a sobrepasar las de los metales componentes, debido a la estructura compuesta de la aleación.

Aparte, se denomina aleaciones hipoeutécticas a aquellas que cuya composición es menor que la correspondiente a las eutécticas , así como aquellas cuyo contenido es mayor son llamadas hipereutécticas.

Comportamiento Óptico de los metales.

El fenómeno de emisión conocido como luminiscencia no ocurre en los metales. Los electrones simplemente son excitados para pasar a niveles superiores de energía de la banda de valencia no totalmente ocupada y, cuando el electrón excitado regresa al nivel inferior de energía, el fotón producido tiene una energía muy pequeña y una longitud de onda superior a la de nuestro espectro de luz visible.

En cuanto a reflectividad, en los metales es típicamente del orden de 0.9 a 0.95. Esta alta reflectividad es una de las razones por las cuales son opacos, es decir, que no transiten la luz.

En los metales, el coeficiente de absorción tiende a ser grande, particularmente en el espectro de luz visible. Dado que en los metales no hay brecha  de energía, cualquier fotón tienen la potencia suficiente como para excitar un electrón para ocupar un nivel superior de energía, absorbiendo la del fotón excitado.

Este capítulo es muy corto comparado con los anteriores. Por favor, repasa lo que hemos acerca de los metales, antes de estudiar la próxima entrega, que trata acerca de los materiales cerámicos.

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