Sistemas de aleaciones binarias eutécticas Muchos sistemas de aleaciones binarias tienen componentes que presentan solubilidad sólida limitada de un elemento en otros. En los sistemas binarios eutécticos simples como Pb-Sn, hay una aleación compuesta conocida como composición eutéctica, la cual solidifica a temperatura más baja que todas las demás composiciones. Esta baja temperatura, que corresponde a la mnima temperatura a la cual la fase lquida puede e!istir cuando se enfra lentamente, es la llamada temperatura eutéctica. En la ima"en posterior posterior se muestra un dia"rama de fases fases de plomo y esta#o. esta#o. $as re"iones de solubilidad sólida restrin"ida en cada e!tremo del dia"rama Pb-Sn se desi"nan como fases alfa y beta, y se denominan soluciones sólidas terminales, ya que aparecen al final del dia"rama. $a fase alfa es una solución sólida rica en plomo y puede disol%er en solución sólida un má!imo de &'.() en peso de Sn a &*+. $a fase beta e s una solución sólida rica en esta#o y puede disol%er un má!imo de (.) en peso de Pb a &*+ . / medida que la temperatura disminuye por por deba debajo jo de &*+ &*+,, la solub solubili ilidad dad sólid sólida a má!ima má!ima de los elemen elemento tos s solut solutos os dismin disminuy uye e si"uiendo las lneas de sol%us del dia"rama de fases Pb-Sn.
En el sistema Pb-Sn la composición eutéctica la cual en este caso es 0&.') Sn y +*.& ) Pb1 y la temperatura temperatura eutéctica 2&*+1 determinan determinan un punto en el dia"rama de fases llamado punto eutéctico. uando uando el lquido lquido de la composic composición ión eutécti eutéctica ca se enfra enfra lentamen lentamente te hasta hasta la temperat temperatura ura eutéctica, la fase simple lquida se transforma simultáneamente en dos formas sólidas. En una reacción binaria eutéctica, las dos fases sólidas pueden tener %arias morfolo"as. $a forma que se ori"ina las estructuras eutécticas depende de %arios factores. 3no de importancia fundamental es la minimi4ación de la ener"a libre en las interfaces. 5tro factor importante que determina la forma del eutéctico es la manera en que las dos fases forman un n6cleo y crecen.
$a reacción eutéctica se llama reacción in%ariante porque tiene lu"ar bajo condiciones de equilibrio a temperatura especfica y a composición de la aleación in%ariable. 7urante el pro"reso de la reacción eutéctica, la fase lquida está en equilibrio con las dos soluciones sólidas y , de modo que durante una reacción eutéctica coe!isten tres fases y están en equilibrio. Puesto que tres fases en un dia"rama de fase binario sólo pueden estar en equilibrio a una temperatura, una estabili4ación térmica hori4ontal aparece a temperatura eutéctica en la cur%a de enfriamiento de una aleación de composición eutéctica.
Sistemas de aleaciones binarias peritécticas 5tro tipo de reacción que frecuentemente aparece en los dia"ramas de fase binarios en equilibrio, es la reacción peritéctica. Esta reacción se presenta com6nmente como parte de los dia"ramas de equilibrio más complicados, particularmente si los puntos de fusión de los dos componentes son completamente diferentes. En la reacción peritéctica, una fase lquida reacciona con una fase sólida para formar una fase sólida nue%a y diferente. En la fi"ura posterior se muestra la re"ión del dia"rama de fase de la aleación hierro nquel. En este dia"rama aparecen dos fases sólidas y una fase lquida. $a fase "ama es una solución sólida de nquel en hierro 8, mientras que la fase " es una solución sólida de nquel en hierro 9.$a temperatura peritéctica de &.&: y la composición peritéctica de ;.+) en peso de nquel en hierro define el punto peritéctico c . Este punto es in%ariante, ya que las tres fases coe!isten en el equilibrio. $a reacción peritéctica ocurre cuando una aleación de hierro con ;.+) en peso de nquel, que ha sido lentamente enfriada, pasa a tra%és de la temperatura peritéctica de &.&:. Esta reacción puede representarse para comprender mejor la reacción peritéctica.
Sistemas binarios monotécticos:
5tra reacción in%ariante de tres fases que se presenta en al"unos dia"ramas de fase binarios es la reacción monotéctica, en la cual una fase lquida se transforma en una fase sólida y en otra lquida como enfriamiento coolin". En un determinado mar"en de composiciones, los dos lquidos son inmiscibles como ocurre con el aceite en el a"ua y, por tanto, constituyen fases indi%iduales. Esta reacción de este tipo ocurre en un sistema de cobre - plomo a ' y +0 por ciento Pb, como se muestra en la fi"ura>
El dia"rama de fases plomo - cobre tiene un punto eutéctico a +(0 y ''.';) Pb, y como resultado se forman a temperatura ambiente soluciones sólidas terminales de plomo casi puro 2?.??: por ciento u1 y cobre puro 2?.?? por ciento de Pb1.
Reacción invariante: Se han e!puesto hasta ahora tres clases de reacciones in%ariantes que se presentan usualmente en los dia"ramas de fase binarios> las eutécticas, peritécticas y monotécticas. En la tabla * . & se resumen estas reacciones y se muestran las caractersticas de sus dia"rama de fases plomo - cobre. $a caracterstica más importante de este dia"rama es la reacción in%ariante monotéctica a +0) Pb y '. En el punto monotéctico pueden coe!istir las fases alfa 2&??) u1, L& 2+0) Pb1 y L( 2*:) Pb1. @ay que tener en cuenta que el Pb y el u son insolubles uno en otro.
$a reacción eutéctica se llama reacción in%ariante porque tiene lu"ar bajo condiciones de equilibrio a temperatura especfica y a composición de la aleación in%ariable. 7urante el pro"reso de la reacción eutéctica, la fase lquida está en equilibrio con las dos soluciones sólidas y , de modo que durante una reacción eutéctica coe!isten tres fases y están en equilibrio. Puesto que tres fases en un dia"rama de fase binario sólo pueden estar en equilibrio a una temperatura, una estabili4ación térmica hori4ontal aparece a temperatura eutéctica en la cur%a de enfriamiento de una aleación de composición eutéctica. 5tras dos reacciones in%ariantes importantes que se presentan en sistemas binarios son los tipos eutectoide y peritectoide. $as reacciones eutéctica y la eutectoide son similares en el hecho de que se forman dos fases sólidas por enfriamiento a partir de una fase. Sin embar"o, en la reacción eutectoide, la fase en descomposición es sólida, mientras que en la reacción eutéctica la fase en descomposición es lquida. En la reacción peritectoide dos fases sólidas reaccionan para formar una nue%a fase sólida, mientras que en la reacción peritéctica una fase sólida reacciona con una lquida para producir una nue%a fase sólida. Es interesante hacer notar que las reacciones peritéctica y peritectoide son in%ersas de las correspondientes reacciones eutéctica y eutectoide. $as temperaturas y composiciones de las fases en reacción son fijas para todas estas reacciones in%ariantes. Esto es, de acuerdo con la re"la de la fase, e!isten cero "rados de libertad en los puntos de reacción.
Producción hierro y acero, el cual debe ser explicado por el método que utiliza la siderúrgica de uachipato !soplado de ox"geno#
