TEMA 2. FASES Y TRANSFORMACIONES DE FASES. DIAGRAMAS DE  EQUILIBRIO.   Objetivos  Este tema tiene por objeto conocer el interés e importancia de las aleaciones y las  posibilidades de transformaciones y cambios estructurales que en ellas ocurren en  función de la temperatura y composición. El alumno debe conocer los mecanismos por  los que ocurren las transformaciones de fase en los materiales de interés industrial.  Conocer la importancia de los diagramas de equilibrio en la determinación de la  estructura y propiedades de los materiales. Saber interpretar y manejar los diagramas  de equilibrio de las principales aleaciones de interés industrial en términos de fases  presente, tipos, cantidades y composiciones. 

 Índice global de contenidos   Aleaciones  o Concepto: Aleaciones metálicas y cerámicas  o Clasificación estructural de las aleaciones metálicas  o Soluciones sólidas: Sustitucionales e Intersticiales.  o Compuestos o fases Intermedias   Fases y Trasformaciones de Fase  o Conceptos: Fase, Sistema, Equilibrio de fases, Componentes, Varianza  o Transformaciones de Fase  o Fuerza impulsora de la transformación  o Etapas: Germinación, nucleación y Crecimiento  o Tipos de transformaciones y ejemplos.   Diagramas de Equilibrio  o Concepto y Obtención de diagramas de equilibrio  o Reglas para interpretar los diagramas de equilibrio  o Diagramas de equilibrio tipo  

Solubilidad total 



Insolubilidad 



Solubilidad parcial 



Reacciones eutéctica y peritéctica 



Transformaciones en estado sólido 

o Diagramas reales 

  Parte A. ALEACIONES   Conocimientos previos (Callister 9.1)   El concepto de aleación   El concepto de solubilidad en estado sólido   Los modos de expresar la solubilidad en estado sólido: concentración en  masa, en átomos y en volumen. Transformaciones de unas en otras.   Conceptos de soluto y disolvente en aleaciones.   Representación gráfica de la concentración de una aleación 

 Contenidos básicos a desarrollar en el aula   Aleaciones metálicas y cerámicas: Definición e Interés industrial.   Clasificación estructural de las aleaciones metálicas.   Diferenciar entre solución sólida y compuesto o fase intermedia   Tipos de Soluciones sólidas: Soluciones sólidas sustitucionales e intersticiales   Enumeración de las leyes de Hume‐Rothery y su importancia en solubilidad  total o parcial   Compuestos tipos y diferencias entre los mismos. Compuestos intermetálicos,  compuestos intersticiales y compuestos electrónicos. 

 Contenidos complementarios (Coca Rosique, 8.2, 8.3, 8.4)   Soluciones sólidas intersticiales en metales: Para cada una de las tres  estructuras tipo analizar tipo, número y tamaño de los huecos.   Capacidad de solubilidad de las diferentes soluciones sólidas sustitucionales e  intersticiales.   Concepto de soluciones sólidas ordenadas o superredes: Concepto, tipos y  características   Compuestos electrónicos : Concentraciones electrónicas, ejemplos,  propiedades 

 Compuestos intersticiales: Formación, ejemplos y características. 

Parte B. FASES Y TRANSFORMACIONES DE FASE   Conocimientos previos (Coca 9.1,9.2,9.3, 10.1)    Conceptos termodinámicos de fase, equilibrio, sistema, componentes, sistema  en equilibrio, varianza o grados de libertad de un sistema   La ley de Gibbs: Enunciado e interpretación y significado físico‐químico   Primer y Segundo principio de la Termodinámica 

 Contenidos básicos a desarrollar en el aula    Aplicación del concepto de fase, sistema, equilibrio al caso de los materiales   Ley de las fases para aleaciones    Transformaciones de fase   Fuerza impulsora: Subenfriamiento   Etapas: Germinación, Nucleación y Crecimiento 

 Contenidos complementarios (Callister 10.3. 10.4) Coca (11.1).   Germinación y radio crítico   Nucleación homogénea y heterogénea   Velocidad de nucleación   Crecimiento por cizalladura y plegado   Tamaño de grano   Solidificación y heterogeneidades 

Parte C. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO   Conocimientos previos (Coca 10.1) (Callister 9.5, 9.6)   Conceptos termodinámicos de diagrama equilibrio binario aplicados a  aleaciones metálicas y cerámicas   Métodos térmicos y metalográficos utilizados en la construcción del un  diagrama de equilibrio. Curvas de Enfriamiento. 

 Reglas para identificar el tipo, número, composición y cantidades de fases y  microconstituyentes 

 Contenidos básicos a desarrollar en el aula   Descripción de los principales diagramas tipo en función de la solubilidad   Diagrama de solubilidad total   Diagrama de insolubilidad en estado sólido   Diagrama de solubilidad parcial    Reacción Eutéctica   Reacción Peritéctica   Transformaciones en estado sólido   Cambios alotrópicos   Transformación eutectoide   Transformación peritectoide 

 Contenidos complementarios (Avner Capitulo 6)   Interpretación de diagramas reales a partir de diagramas tipo   Cinética del proceso de enfriamiento de aleaciones metálicos y cerámicas  industriales a partir de sus diagramas de equilibrio   Construcción de los diagramas de enfriamiento másicos de fases y  microconstituyentes.   Predicción de propiedades y características mecánicas de aleaciones metálicas  en función de su microestructura. 

 Bibliografía   Ciencia e Ingeniería de los Materiales. W.D. Callister. Capítulo 9 y Capítulo 10   (10.1, 10.2, 10.3, 10.4)   Ciencia de Materiales Coca y Rosique. Capítulo 8 (8.1, 8.2, 8.3), Capítulo 9 (9.1,  9.2, 9.3), Capítulo 10 (10.1, 10.2, 10.3. 10.4)   Introducción a la Metalurgia Física. Avner. Capítulo 6. 

 Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros. J.F. Shackelford  Capitulo 3. (3.3), Capítulo 5    Ciencia de Materiales Problemas. Coca y Rosique. Capitulo 8, 9 y 10.