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La cristalización y solidificación de metales son procesos esenciales en la metalurgia, determinando la estructura y propiedades de los materiales. Las aleaciones, creadas para mejorar características como dureza y resistencia, dependen de la miscibilidad de sus elementos y la formación de soluciones sólidas. Los diagramas de equilibrio y la regla de las fases de Gibbs son cruciales para entender las fases en equilibrio, mientras que las curvas de enfriamiento y las estructuras eutécticas revelan las transiciones de fase durante el enfriamiento. El diagrama hierro-carbono es clave en la fabricación de aceros y fundiciones.
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Los átomos o moléculas se organizan en una estructura reticular tridimensional
Formación de un núcleo cristalino
Ocurre a una temperatura ligeramente inferior al punto de fusión del material
Se añaden más átomos o moléculas al núcleo
Los metales se solidifican en granos individuales separados por límites de grano
La cantidad y distribución de los núcleos de nucleación afectan la estructura del grano
Es preferida para mejorar las propiedades mecánicas y la homogeneidad del material
Se forman con el objetivo de mejorar propiedades como la dureza, resistencia mecánica y a la corrosión
Binarias
Compuestas por dos elementos
Complejas
Con múltiples elementos, como el acero
Los componentes deben ser miscibles en estado líquido y solidificarse conjuntamente en un producto homogéneo con propiedades metálicas
Se integran en una red cristalina común para formar una solución sólida estable
El elemento predominante y el de menor proporción en una aleación
Los átomos del soluto reemplazan a algunos átomos del solvente en la red cristalina
Átomos más pequeños se alojan en los espacios intersticiales de la red cristalina del solvente
Los elementos se integran en una red cristalina para formar una solución sólida estable
El elemento predominante y el de menor proporción en una aleación
Muestran las condiciones de equilibrio entre las distintas fases de una aleación en función de la temperatura y la composición
Permite determinar el número de fases en equilibrio en un sistema
Muestran la variación de la temperatura en función del tiempo durante el enfriamiento controlado de una aleación
Indican las transiciones de fase durante el enfriamiento
Donde los componentes tienen solubilidad total en estado líquido pero limitada en estado sólido
En sistemas eutécticos, la aleación solidifica a una temperatura constante
Ilustra las fases de equilibrio entre el hierro y el carbono, elementos esenciales en la producción de aceros y fundiciones
El hierro puede adoptar diferentes estructuras y disolver distintas cantidades de carbono, lo que afecta las propiedades de los materiales basados en hierro
El carbono tiene diferentes solubilidades en las distintas estructuras del hierro
El diagrama de equilibrio hierro-carbono permite optimizar las propiedades de aceros y fundiciones para diversas aplicaciones
00
Definición de cristalización
Proceso de organización de átomos/moléculas en una red cristalina tridimensional.
01
Origen de la cristalización
Ocurre en soluciones sobresaturadas o al solidificarse líquidos como metales enfriados.
02
Temperatura de nucleación
Se inicia ligeramente por debajo del punto de fusión del material.
