TRANSICIONES DE FASE TRANSFORMACIONES EN ESTADO SOLIDO DIFUSIONALES CON CAMBIO DE FASE.

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1 TRANSICIONES DE FASE TRANSFORMACIONES EN ESTADO SOLIDO DIFUSIONALES CON CAMBIO DE FASE

2 TRANSFORMACIONES EN ESTADO SOLIDO DIFUSIONALES CON CAMBIO DE FASE
LA MAYORIA TRANSFORMA DESDE UNA REGION MONOFASICA DE UN DIAGRAMA BINARIO A UNA REGION DONDE UNA O MAS FASES SON ESTABLES. SE CLASIFICAN EN 5 GRUPOS 1.- REACCIONES DE PRECIPITACION 2.- TRANSFORMACION EUTECTOIDE 3.-REACCIONES DE ORDENACION 4.-TRANSFORMACION MASIVA 5.-TRANSFORMACION POLIMORFICA

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4 TRANSFORMACIONES CON CAMBIO DE COMPOSICION
1.- REACCIONES DE PRECIPITACION LA FASE ESTABLE DE ELEVADA TEMPERATURA PRECIPITA A OTRA FASE MAS ESTABLE O METAESTABLE AL CRUZAR LA LINEA DE SOLUBILIDAD EN EL ENFRIAMIENTO

5 TRANSFORMACIONES CON CAMBIO DE COMPOSICION
2.- TRANSFORMACION EUTECTOIDE UNA FASE SOLIDA DE ALTA TEMPERATURA, TRANSFORMA A 2 FASES CON DISTINTA COMPOSICION A LA DE LA MATRIZ Y REQUIERE DIFUSION DE LARGO ALCANCE

6 TRANSFORMACIONES SIN CAMBIO DE COMPOSICION
1.-REACCIONES DE ORDENACION UNA SOLUCION SOLIDA DESORDENADA SE TRANSFORMA EN LA MISMA SOLUCION SOLIDA PERO ORDENADA.

7 TRANSFORMACIONES SIN CAMBIO DE COMPOSICION
2.-TRANSFORMACION MASIVA LA FASE ORIGINAL DE ALTA TEMPERATURA SE DESCOMPONE EN EL ENFRIAMIENTO EN OTRA FASE SIN CAMBIAR SU COMPOSICION, PERO CON DIFERENTE ESTRUCTURA CRISTALINA.

8 TRANSFORMACIONES SIN CAMBIO DE COMPOSICION
3.-TRANSFORMACION POLIMORFICA ES CARACTERISTICA DE COMPONENTES PUROS QUE PRESENTAN ALOTROPIA

9 NUCLEACION EN LIMITE DE GRANO

10 NUCLEACION EN LIMITE DE GRANO
∆G*(het) = ∆G*(hom) [2-3S+S³]/4 R* = 2 ϒαβ / ∆Gv ( SENӨ ) = r*αβ SENӨ LA RELACION ∆G*het /∆G*hom ES UNA FUNCION DEL COS θ PARA LOS SITIOS DE NUCLEACION EN LOS LIMITES DE GRANO (FIGURA 12)

11 NUCLEACION EN LIMITE DE GRANO
EL NUCLEO CRITICO SE PUEDE FORMAR EN BORDE O ESQUINA DE GRANO PROVOCANDO LA DISMINUCION DEL VALOR DE LA BARRERA DE ENERGIA

12 NUCLEACION EN LIMITE DE GRANO
∆G*(het) = ∆G*(hom) [2-3S+S³]/4

13 FORMACION DE NUCLEOS EN LIMITE DE GRANO
EN UN LIMITE DE GRANO PUEDE EXISTIRA UNA INTERFASE COHERENTE O SEMICOHERENTE CON UNO DE LOS GRANOS E INCOHERENTE CON EL OTRO . AL TENER DIFERENTES MECANISMOS DE CRECIMIENTO LA MORFOLOGIA DE LOS 2 LADOS DEL NUCLEO PUEDE SER MUY DIFERENTE (FIG. 14 )

14 FORMACION DE NUCLEOS EN LIMITE DE GRANO

15 NUCLEACION EN DISLOCACIONES
UNA DISLOCACION PUEDE REDUCIR LA ENERGIA TOTAL DE DEFORMACION DEL EMBRION SI ELIMINA EL DESACOPLAMIENTO: ES ENERGETICAMENTE FAVORABLE PARA EL NUCLEO FORMARSE POR DEBAJO DE LA DISLOCACION DE BORDE EN LA ZONA DE TENSION LA NUCLEACION PUEDE AYUDARSE POR LA SEGREGACION DE SOLUTO EN LAS DISLOCACIONES

16 NUCLEACION EN DISLOCACIONES
LAS DISLOCACIONES AYUDAN TAMBIEN AL CRECIMIENTO DEL EMBRION LA NUCLEACION SOBRE DISLOCACIONES REQUIERE BUEN ACOPLAMIENTO ENTRE EL PP. Y LA MATRIZ POR LO QUE SE FORMARAN INTERFASES DE BAJA ENERGIA COHERENTES O SEMICOHERENTES

17 NUCLEACION POR EXCESO DE VACANCIAS
LA NUCLEACION REQUIERE DE LA COMBINACION DE 3 CONDICIONES: 1.-QUE SE TENGA UNA BAJA ENERGIA INTERFACIAL 2.- QUE SE PRODUZCA UNA PEQUEÑA ENERGIA DE DEFORMACION 3.- QUE SE DISPONGA DE UNA ELEVADA FUERZA MOTORA EN EL CASO DE CLUSTERS DE VACANCIAS LA ENERGIA DE DEFORMACION ES PEQUEÑA.

18 VELOCIDAD DE NUCLEACION HETEROGENEA
EL ORDEN ES EN FUNCION DE CÓMO AUMENTA LA ENERGIA ASOCIADA AL DEFECTO (∆Gd ) QUE HACE DISMINUIR LA BARRERA DE ENERGIA PARA LA NUCLEACION (∆G*) 1.- SITIOS HOMOGENEOS 2.- VACANCIAS 3.- DISLOCACIONES 4.- FALLAS DE APILAMIENTO 5.- LIMITES DE GRANO Y LIMITES DE FASE

19 VELOCIDAD DE NUCLEACION HETEROGENEA
LA IMPORTANCIA DE ESTOS SITIOS ES DETERMINAR LA VELOCIDAD TOTAL A LA CUAL LA ALEACION SE TRANSFORMA Y DEPENDE DE LA CONCENTACION RELATIVA DE LOS SITIOS.

20 VELOCIDAD DE NUCLEACION HETEROGENEA
N(het)= ᴡ C1 EXP(-∆Gm/KT)·EXP(-∆G*het/KT) NUCLEOS m-3S-1 N(hom) =W CO EXP(-∆Gm/KT) EXP (-∆G*hom/KT) C1 ES LA CONCENTACION DE SITIOS DE NUCLEACION HETEROGENEA POR UNIDAD DE VOLUMEN W = FACTOR QUE INCLUYE LA FRECUECIA DE VIBRACION DE LOS ATOMOS Y EL AREA DEL NUCLEO CRITICO ∆Gm = ENERGIA DE ACTIVACION PARA LA MIGRACION ATOMICA POR ATOMO CO = NUMERO DE ATOMOS POR UNIDAD DE VOLUMEN EN LA FASE

21 VELOCIDAD DE NUCLECION HETEROGENEA
DIVIDIENDO LAS VELOCIDADES DE NUCLEACION HETEROGENEA Y HOMOGENEAS Nhet = C1 EXP ∆G*hom - ∆G*het) Nhom CO KT ∆G* ES SIEMPRE MENOR PARA LA NUCLECION HETEROGENEA Y EL FACTOR EXPONENCIAL ES GRANDE

22 VELOCIDAD DE NUCLEACION HETEROGENEA EN FUNCION DEL SOBREENFIAMIENTO

23 VELOCIDAD DE NUCLEACION HETEROGENEA EN FUNCION DE LA COMPOSICION

24 CRECIMIENTO DE PRECIPITADOS
LA FORMA DEL PP.FINAL DEPENDERA A LA VELOCIDAD A LA CUAL MIGREN LAS INTERFASES. LO ANERIOR EXPLICA EL ORIGEN DE LAS ESTRUCTURAS WIDMANSTATTEN

25 CRECIMIENTO DE PRECIPITADOS

26 INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y COMPOSICION EN LA VELOCIDAD DE CRECIMIENTO DEL PRECIPITADO
∆X0 ES LA SOBRESATURACION (D)1/2 ES EL COEFICIENTE DE DIFUSION

27 CINETICA DE CRECIMIENTO DE PRECIPITADOS DE EQUILIBRIO
TIPOS DE PP. DE EQUILIBRIO A) PP. AMORFOS B) PP. EN PLACA 1.- ALOTRIOMORFOS DE LIMITE DE GRANO.- SON BLOQUES ALARGADOS EN LIMITE DE GRANO 2. IDIOMORFOS.- PP. EQUIAXIADO EN LIMITE DE GRANO O DENTRO DEL GRANO 1. PLACAS LATERALES DE WIDMANSTATTEN.- SON PLACAS ACICULARES QUE CRECEN DESDE UN LIMITE O DE UN ALOTRIOMORFO. 2. PACAS INTERGRANULARES DE WIDMANSTATTEN.- EL PP. SE FORMA DENTRO DEL GRANO

28 CINETICA DE CRECIMIENTO DESDE INTERFASES PLANAS INCOHERENTES
CINETICA DE CRECIMIENTO DE PP. ALOTRIOMORFOS E IDIOMORFOS LA VELOCIDAD DE CRECIMIENTO DEL PP. ES CONTROLADA POR DIFUSION CERCA DE LA INTERCARA PP/MATRIZ

29 CINETICA DE CRECIMIENTO DESDE INTERFASES PLANAS
EN LA INTERCARA DE CRECIMIENTO EL FLUJO DE SOLUTO ES:

30 CINETICA DE CRECIMIENTO DESDE INTERFASES PLANAS
EL GRADIENTE DE CONCENTACION DE LA INTERCARA SE DETERMINA COMO UNA FUNCION DE ( L ) ∆Cϒ/L = (C ϒ – Co)/L

31 CINETICA DE CRECIMIENTO DESDE INTERFASES PLANAS
AL CRECER MAS EL PRECIPITADO α , A2 SE HACE MAS GRANDE Y AUMENTA ( L ) Y POR LO TANTO LA VELOCIDAD DE CRECIMIENTO ( V ) DISMINUYE. CONCLUSIONES PARA CONSERVAR EL SOLUTO EN LA INTERFAS LAS AREAS A1 Y A2 DEBEN SER IGUALES .

32 CINETICA DE CRECIMIENTO DESDE INTERFASES PLANAS
SI LA EL AREA A2 = A1 A2= L (Cϒ-Co)/ A1= Z(Co- Cα) V= dz/dt SE IGUALAN LAS AREAS, SE DEPEJA (L ) Y SUSTITUIMOS EN (12.2)

33 CINETICA DE CRECIMIENTO DESDE INTERFASES PLANAS
1.-EL CRECIMIENTO DE LOS PP. ES POR DIFUSION DE LARGO ALCANCE 2.-LA DISTANCIA( L ) PUEDE SER DEL ORDEN EN MILIMETROS 3.-EL CRECIMIENTO ES RELATIVAMENTE LENTO( LO CONTROLA LA DIFUSION) 4.-LA VELOCIDAD DE CRECIMIENTO Y EL TAMAÑO DEL PP. DEPENDEN DEL TIEMPO. 5.-LA VELOCIDAD DE CRECIMIENTO DISMINUYE CONTINUAMENTE CON EL TIEMPO CONCLUSIONES

34 DIAGRAMAS TTT. TEMPERATURA-TIEMPO-TRANSFORMACION
LA FRACCION TRANFORMADA DEPENDE DEL NUMERO DE SITIOS DE NUCLEACION Y DE LA VELOCIDAD DE CRECIMIENTO

35 SECUENCIA DE NUCLEACION
LA FIGURA 24 A SECUENCIA DEL PROCESO CON PARTICULAS DE PP. DE DIFERENTES TAMAÑOS LA FIGURA 24B TODOS LOS SITIOS DE NUCLEACION SE UTILIZAN AL PRINCIPIO DE LA TRANFORMACION FIGURA 24C. PRECIPITACION CELULAR ; TODA LA MATRIZ SE CONSUME EN LA TRANFORMACION. PERTENECEN A ESTE ULTIMO GRUPO : a) LA REACCION PERLITICA, b) LA PRECIPITACION CELULAR c) LAS TRANFORMACIONES MASIVAS d) LA RECRISTALIZACION

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