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Trabajo de aleaciones metlicas

Componentes del grupo : Ricardo Snchez Sierra Roger Garrido

4. El diagrama de la figura inferior corresponde a una aleacin formada por los metales AyB, totalmente solubles en estado lquido y totalmente insolubles en estado slido. Si disponemos de 3000kg de aleacin con 50% de metal A, calclese al atravesar el punto eutctico :

a) La masa de lquido que solidifica b) La masa de metal A y de metal B dentro del slido formado.

Solucin :

a- Masa total de la aleacin =3000 KgLa masa de lquido que solidifica, solidifica en la mezcla eutctica(slido A+ slido B) :usando la regla de la palanca , realizando el clculo con la concentracin en B :

(100-50) / (100-35) x 100=76,92 %

76,92 / 100 x 3000 kg = 2307,6 kg de lquido solidifica

b El slido formado es la mezcla eutctica (slido A + slido B) , siendo su composicin (% en peso) en metal A y en metal B , la composicin eutctica ,que es : 65 % A 35 % B , por tanto :

65/100 x 3000 kg = 1950 kg de metal A 35/100 x 3000 kg = 1050 kg de metal B

5. En el diagrama de equilibrio adjunto, identificar las fases que estn presentes, a las temperaturas indicadas, en cada una de las aleaciones siguientes:

a) 20% Sn-80% Pb , a 100 C (% en peso) b) 1,25Kg Sn y 14 Kg de Pb, a 200 C

solucin : a) 20% Sn y 80% Pb a T = 100 C (% en peso)

fases : + mezcla eutctica ( +)

b) peso total de la aleacin = 1,25Kg de Sn + 14 Kg de Pb = 15,25 Kg

1,25/15,25 x 100= 8,2 % de Sn ( % en peso)

14/15,25 x 100 = 91,8 % de Pb ( % en peso)

Por tanto hay una sola fase , que es .

Determinar las composiciones y las cantidades relativas de cada una de las fases presentes para la aleacin 20% Sn-80% Pb (% en peso). Solucin :

_ a la temperatura T = 100 C :

fases : + mezcla eutctica ( + )

composicin de : 5%Sn-95%Pb

composicin de la mezcla eutctica : la proporcin de las fases y en la mezcla eutctica ( + ) es: aplicando la regla de la palanca en el punto eutctico a T= 100 C , realizando el clculo con la concentracin en Sn :

: (100 - 61,9) / (100 - 5) x 100 = 40,1 %

: (61,9 5) / (100 5) x 100 = 59,9 %

la composicin de y de la mezcla eutctica ser :

: 5%Sn 95%Pb : 100 % Sn

proporcin de las fases : aplicando la regla de la palanca , y realizando el clculo con la concentracin en Sn :

mezcla eutctica ( + ) : (20 5) / (61,9 5) x 100 = 26,36 %

: (61,9 20) / (61,9 -5) x 100 = 73,64 %

_ a la temperatura T = 250 C :

fases : + lquido

composicin de : 15%Sn 85%Pb

composicin del lquido : 40%Sn 60%Pb

la proporcin de las fases persentes y lquido se calcula mediante la regla de la palanca . Realizando el clculo con la concentracin en Sn :

: (40-20) / (40 -15) x 100 = 80 %

lquido : (20 15) / (40 -15) x 100 = 20 %

_ a la temperatura T = 332 C :

fases : lquido

Por tanto , el 100% de la aleacin es lquido

Composicin del lquido : 20 %Sn 80%Pb 6 . Los metales A y B son completamente solubles en estado lquido e insolubles en estado slido. Sabiendo que la temperaturas inicial (Ti) y la temperaturas final (Tf) de cristalizacin , obtenida experimentalmente, y sus valores son los recogidos en la tabla 1. Se pide:

a) construir el diagrama de equilibrio.b) construir la curva de enfriamiento para una aleacin de composicin90% A y 10 % Bc) identificar las fases y las temperaturas de transformacin en una aleacin de composicin eutectica.d) hallar el porcentaje de las fases slida y lquida en una aleacin de composicin 75%A y 25%B a la temperatura de 300 C.e) calcular el grado de libertad de una aleacin 70%A y 30% B a la temperatura de 300 C.

solucin :

Tabla 1 (datos obtenidos experimentalmente ,correspondientes a las curvas de enfriamiento :

aleaciones (% en peso) Ti (C) Tf (C)

100 A 327 327 95A 5B 300 246 60A 40B 260 246 40A 60B 246 246 punto eutctico 20A 80B 340 246

a) diagrama de fases :

b)

c)

Se enfra desde T0 hasta Te , intervalo en el cual la aleacin es una mezclalquida homognea. Al llegar a Te, comienza y termina la solidificacin a temperatura constante Te = 246 C , teniendo lugar la reaccin eutctica , y como resultado de ella , se forma la mezcla eutctica constituida por dos fases que son slido A y slido B. Esta mezcla eutctica est constituida por una mezcla muy fina de granos de A y B puros.

lquido slido A + slido B (reaccin eutctica) A temperaturas inferiores a Te en la aleacin de composicin eutctica,tenemos tambin la mezcla eutctica.La proporcin de las fases slido A y slido B en la mezcla eutctica se hallamediante la ley de la palanca . Realizando el clculo con la concentracin en B se obtiene : slido A : (100 60) / (100 0) x 100 = 40 %

slido B : (60 0 ) / (100 -0 ) x 100 = 60 %

siendo la composicin del slido A : 100 % metal A (puro) y la composicin del slido B : 100 % metal B (puro)

d)

Solo hay una fase , que es una mezcla lquida homognea .

Por tanto,el 100 % de la aleacin a esa temperatura es lquido.

e)

Ley de Gibs : F + L = C + 2 L = C + 2 F

C = 2 (ya que la aleacin es binaria,de dos componentes ,metal A y metal B).F = 1 ( ya que la aleacin 70 %A y 30 %B , a la temperatura de 300 C, es lquida,es decir ,una sola fase )

Por tanto , sustituyendo :

L = 2 + 2 1 = 3.

Luego la aleacin 70A 30B a 300 C tiene 3 grados de libertad , que sern : la temperatura , la concentracin y la presin.