REGLA DE LA PALANCA INVERSA

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TEMA PARA LA MATERIA DE INGENIERÍA DE MATERIALES...t/t

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REGLA DE LA PALANCA INVERSA

  1. 1. ITSON REGLA DE LA PALANCA Y MICROCONSTITUYENTESPROFESOR: QBA MIGUEL ÁNGEL CASTRO RAMÍREZ
  2. 2. Regla de la PalancaFinalmente, el interés se enfoca en las cantidades relativas de cadafase, presentes dentro de la aleación. Estas cantidades normalmentese expresan como porcentaje del peso (% peso).En regiones de una sola fase, la cantidad de la fase simple es 100%.En regiones bifásicas, sin embargo, se deberá calcular la cantidad decada fase. Una técnica es hacer un balance de materiales.Para calcular las cantidades de líquido y de sólido, se construye unapalanca sobre la isoterma con su punto de apoyo en la composiciónoriginal de la aleación (punto dado). El brazo de la palanca, opuesto ala composición de la fase cuya cantidad se calcula se divide por lalongitud total de la palanca, para obtener la cantidad de dicha fase.En general la regla de la palanca se puede escribir de esta forma:
  3. 3. Se puede utilizar la regla de la palanca en cualquier región bifásica de un diagrama de fases binario. En regiones de una fase no se usa el cálculo de la regla de la palanca puesto que la respuesta es obvia (existe un 100% de dicha fase presente). Pasos para calcular las composiciones:1.Dibujar la isoterma
  4. 4. 2.Encontrar el largo del lado opuesto a la composición deseada.
  5. 5. 3.Dividir el largo del opuesto por la isoterma Y 4.El resultado se multiplica por 100
  6. 6. EJEMPLO: Una aleación de cobre - níquel contiene 47% en peso de Cu y 53% de Ni y está a 1.300 °C.Utilizando la siguiente figura responder lo siguiente: (a) ¿Cuál es el porcentaje en peso de cobre en las fases sólida y líquida a esta temperatura?(b) ¿Qué porcentaje en peso de la aleación es líquida, y qué porcentaje es sólida?
  7. 7. Solución: a) % Cu en fase líquida: 55% Cu % Cu en fase sólida: 42% Cub) Para el Niquel: wo = 53% wl = 45% ws = 58%
  8. 8. FERRITAEs una solución sólida intersticial de carbono en una red cúbica centrada en el cuerpo de hierro. Admite hasta un 0,021 % C en solución a la temperatura eutectoide. Es el constituyente más blando del acero. Su resistencia es de 28 Kg/mm2 (2,7 MPa). Es ferromagnético siendo sutemperatura de Curie 768ºC. A partir de esta temperatura hasta los 910ºC su comportamiento es paramagnético, por lo que antigua y equivocadamente se le creyó otra fase denominándosele hierro beta. La morfología y estructura granular de la ferrita es muy variada pudiéndose encontrar hasta 24 términos descriptivos de la misma. Sin embargo, son dos las morfologías que conviene destacar (Fig. 1): Morfología equiaxial y (fig. 2): estructura de Widmanstätten.
  9. 9. La morfología equiaxial corresponde a granos poligonales de ejes aproximadamente iguales, que resultan a veces atacados diferentemente en función de su orientación cristalográfica respecto a la superficie de observación.En la estructura de Widmanstätten un enfriamiento rápido desde altas temperaturas obliga a un crecimiento de la ferrita según ciertas direcciones preferenciales, resultando granos alargados en dichas direcciones del grano de austenita previo. CEMENTITA Es el carburo de hierro Fe3C con un contenido fijo de carbono del 6,67%. Es el constituyente más duro del acero alcanzando una dureza de 68 HRC. También la morfología de la cementita es muy variada siendo destacables algunas estructuras típicas. Se consideran las siguientes en los aceros: · Cementita secundaria · Cementita eutectoide · Cementita terciaria En los aceros, la cementita libre, no asociada con otras fases suele aparecer en los aceros hipereutectoides, como cementita secundaria, formando una red continua enmarcando una estructura granular formada por colonias de perlita (fig. 1). También, aparece como consecuencia de una precipitación en estado sólido en aceros con muy poco carbono, como consecuencia de la disminución de la solubilidad del mismo por debajo de la temperatura de transformación eutectoide. Se conoce como cementita terciaria. La cementita no libre, únicamente aparece asociada a la ferrita, como láminas finas alternadas de una y otra, cuyo agregado se conoce como perlita. Son también destacables las formas que la cementita adopta como la esferoidita.
  10. 10. CEMENTITA
  11. 11. PERLITA Es un microconstituyente bifásico. Está formado por granos alargados (considerando las tres direcciones son láminas) de cementita en una matriz ferrítica (Fig. 1). Cuando esta estructura laminar es muy fina (las láminas son muy delgadas) la perlita se ve al microscopio óptico como negra. Sin embargo ambasfases, ferrita y cementita, en condiciones normales de ataque son blancas. El coloroscuro o negro lo producen el gran número de límites de grano existentes entre la matriz ferrítica y las láminas de cementita. Se comprende que cuanto más anchas sean las láminas (se habla entonces de perlita abierta o basta) la tonalidad se irá aclarando hasta poder distinguirse las distintas láminas, no por ello la perlita pierde su carácter de microconstituyente.
  12. 12. Otra forma en que puede aparecer esta fina mezcla de ferrita y cementita es la esferoidita (Fig. 2). El nombre no está aceptado universalmente y muchos metalurgistas denominan a esta estructura cementita globular. Cuando la transformación eutectoide se realiza lentamente o cuando tras la formación de perlita se da un tratamiento de esferoidización la cementita no aparece en forma laminar, sino en forma globular de menor contenido energético (menor relación superficie/volumen) MARTENSITA Es una fase metaestable de estructura tetragonal, obtenida por un enfriamientobrusco de una solución sólida intersticial y que se forma mediante un movimiento de cizalladura en la red. Osmod (1902) la describía así: "(al observar al microscopio)... pueden verse agujas o fibras rectilíneas aún más finas orientadasen direcciones paralelas y separadas o no por una matriz de apariencia granular overmicular". Debe añadirse que dichas agujas aparecen sólo claramente cuando el porcentaje de carbono es alto siendo en otro caso la apariencia más parecida a hebras de paja amontonada. Su dureza depende del porcentaje de carbono que tenga en solución y está comprendida entre 25 y 67 HRC, aproximadamente.
  13. 13. AUSTENITA   Este es el constituyente más denso de los aceros, y está formado por la  solución sólida, por inserción, de carbono en hierro gamma. La proporción de C  disuelto varía desde el 0 al 1.76%, correspondiendo este último porcentaje de  máxima solubilidad a la temperatura de 1130 ºC.La austenita en los aceros al  carbono, es decir, si ningún otro elemento aleado, empieza a formarse a la  temperatura de 723ºC. También puede obtenerse una estructura austenítica en los  aceros a temperatura ambiente, enfriando muy rápidamente una probeta de acero  de alto contenido de C a partir de una temperatura por encima de la crítica, pero  este tipo de austenita no es estable, y con el tiempo se transforma en ferrita y  perlita o bien cementita y perlita.   Excepcionalmente, hay algunos aceros al cromo-niquel denominados austeníticos, cuya estructura es austenítica a la temperatura ambiente. La austenita  está formada por cristales cúbicos de hierro gamma con los átomos de carbono  intercalados en las aristas y en el centro. La austenita tiene una dureza de 305 Vickers, una resistencia de 100 Kg/mm2 y un alargamiento de un 30 %. No presenta  propiedades magnéticas.   
  14. 14. LEDEBURITA   La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones Fe- C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es  superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% de  carbono.   La ledeburita se forma al enfriar una fundición líquida de carbono (de composición alrededor del 4.3% de C) desde  1130ºC, siendo estable hasta 723ºC, decomponiéndose a  partir de esta temperatura en ferrita y cementita        
  15. 15. BAINITASe forma la bainita en la transformación isoterma de la austenita, en un rango de  temperaturas de 250 a 550ºC. El proceso consiste en enfriar rápidamente la  austenita hasta una temperatura constante, manteniéndose dicha temperatura  hasta la transformación total de la austenita en bainita. 

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