Diagramas de equilibrio

Para el análisis de las aleaciones la ciencia de materiales hace uso de los diagramas de fases, los cuáles, de una forma sencilla, consisten en una representación gráfica de los diferentes estados de la materia o fases de un sistema en función de una serie de variables, normalmente presión, temperatura y concentración, elegidas para facilitar el estudio del mismo. No obstante, como la presión suele ser la atmosférica, nos quedan dos variables para la representación: la temperatura y la composición.

Como definiciones previas, te recuerdo que llamamos componente a cada una de las sustancias o elementos químicos que forman la materia, fase es cada una de las partes homogéneas de un sistema que se diferencia físicamente del resto, y grado de libertad es cada una de las variables que podemos modificar libremente. Las tres definiciones, componentes, fases y grados de libertad, están ligados por la regla de las fases de Gibbs:

F + N = C +2

Cuando todas las fases corresponden a estados de agregación diferentes de una misma sustancia el diagrama suele denominarse diagrama de cambio de estado o de fase y suele ser objeto de estudio de la termodinámica.

A medida que aparecen distintas sustancias la representación de los cambios de fase se complica, siendo los diagramas binarios (en los que aparecen dos componentes) el caso particular que nosotros estudiaremos. En estos diagramas aparecen una serie de regiones, líneas (solidus y liquidus) y puntos característicos (punto eutéctico) que reflejan el comportamiento del material, permitiendo determinar los puntos de fusión y solidificación de la aleación, la composición de la misma que funde a una determinada temperatura, predecir las transformaciones de la aleación, su microestructura, etc.
Sobre los diagramas de equilibrio y sus tipos, la regla de la palanca y la de las fases o de Gibbs y sobre los diferentes tipos de diagramas de equilibrio, nos educa este enlace de la plataforma aragonesa Catedu. Disponemos además de la posibilidad de hacer evaluaciones de los diferentes apartados.

Te dejo aquí una completísima actividad realizada por Antonio Bueno sobre los diagramas de equilibrio en las aleaciones. Encontraremos el proceso de obtención de los diagramas de equilibrio de las aleaciones totalmente solubles en estado sólido y líquido, el de las solubles en estado líquido pero no en sólido, las interpretaciones de dichos diagramas, la regla de la palanca, actividades… Una joya.