Conceptos Clave de Solidificación y Aleaciones Metálicas: Definiciones y Propiedades

Terminología Fundamental en Procesos de Solidificación

• Liquidus: Temperatura a la cual se empieza a formar el primer sólido durante la solidificación.
• Macrosegregación: Presencia de diferencias en la composición de un material en distancias grandes, causadas por solidificación fuera de equilibrio.
• Microsegregación: Presencia de diferencias en la concentración de un material en distancias cortas; su causa es la solidificación fuera de equilibrio. También conocida como segregación interdendrítica o segregación central.
• Punto triple: Presión y temperatura a las cuales las tres fases de un solo material están en equilibrio.
• Rango de solidificación: Diferencia de temperatura entre las temperaturas del solidus y del liquidus.
• Regla de fases de Gibbs: Enunciado que describe el número de grados de libertad, es decir, el número de variables que deberán ser fijadas para especificar la temperatura y la composición de una fase.
• Regla de la palanca: Técnica para determinar la cantidad de cada fase en un sistema bifásico.
• Reglas de Hume-Rothery: Condiciones que debe cumplir un sistema de aleación para exhibir una solubilidad sólida ilimitada. Las reglas de Hume-Rothery son necesarias, pero no suficientes.
• Segregación: Presencia de diferencias de composición fuera de equilibrio en un material, causadas a menudo por un tiempo insuficiente para lograr la difusión durante la solidificación.
• Solidus: Temperatura por debajo de la cual todo el líquido se ha solidificado completamente.
• Tratamiento térmico de homogeneización: Método utilizado para reducir la segregación causada durante la solidificación fuera de equilibrio.
• Solubilidad: Cantidad de material que se disolverá completamente en un segundo material, sin crear una segunda fase.
• Solubilidad limitada: Condición referente a que sólo se puede disolver una cantidad máxima de un material soluto en un material solvente.
• Solubilidad ilimitada: Condición que se presenta cuando la cantidad de un material que se disolverá en otro es ilimitada, sin crear una segunda fase.
• Solución sólida: Fase que contiene una mezcla de más de un elemento originando una composición uniforme.

Factores que Afectan las Propiedades de las Aleaciones Metálicas

Existen ciertas consideraciones de tipo general para determinar la forma en que las características de matriz y precipitado afectan las propiedades generales de una aleación metálica:

1. La matriz deberá ser blanda y dúctil, y el precipitado debe ser duro y resistente.
2. El precipitado duro debe ser discontinuo, en tanto que la matriz, blanda y dúctil, debe ser continua.
3. Las partículas de precipitado deben ser pequeñas y numerosas.
4. Las partículas de precipitado deben ser redondas en vez de forma puntiaguda o de aguja, ya que la forma redonda es menos propensa a iniciar grietas.
5. Grandes cantidades de precipitado incrementan la resistencia de la aleación.

Clasificación y Características de las Aleaciones

• Aleaciones hipereutécticas: Clases de aleaciones que contienen más elemento aleante que la aleación eutéctica, y con algo de microconstituyente eutéctico.
• Aleaciones hipoeutécticas: Clases de aleaciones que contienen menos elemento aleante que la aleación eutéctica y con algo de microconstituyente eutéctico.
• Compuesto intermetálico: Clase de compuesto formado por dos o más metales que tiene composición, estructura y propiedades únicas.
• Compuesto intermetálico estequiométrico: Fase formada por la combinación de dos constituyentes en un compuesto, con una estructura y propiedades distintas a cualquiera de ellos. El compuesto intermetálico estequiométrico tiene una proporción fija de constituyentes. También se conoce como una solución sólida intermedia.
• Compuesto intermetálico no estequiométrico: Fase formada por la combinación de dos constituyentes en un compuesto con estructura y propiedades distintas de cualquiera de ellos. El compuesto no estequiométrico tiene una proporción variable de constituyentes.