Enfriamiento fuera del equilibrio

El diagrama de equilibrio de un sistema representa el comportamiento de las aleaciones de ese sistema, por lo que se refiere a las estructuras que posee a distinta temperatura cuando se enfría a velocidad infinitamente lenta desde el estado líquido.

Cuando se producen transformaciones de fases de líquido a sólido o de sólido a sólido, los átomos deben cambiar su ordenación relativa.

Este cambio se realiza por difusión y requiere de un tiempo para realizarse; debido a esto es posible que cuando se enfría a velocidades rápidas, es posible que el sistema no disponga del tiempo suficiente.

La movilidad de los átomos depende de la temperatura a la que se encuentre el sistema y a temperaturas bajas (la idea de temperatura baja depende del tipo de aleación que se trate.

Para aleaciones cuya temperatura de fusión es alta, el hablar de temperaturas bajas en lo que se refiere a la movilidad de sus átomos supone temperaturas más altas que para las aleaciones con temperatura de fusión baja) prácticamente los átomos pueden perder su movilidad a efectos de cambiar de posición en redes cristalinas.

Como consecuencia de esto, si una aleación que a temperatura alta posee en equilibrio una estructura distinta de la que tiene a temperatura baja se enfría muy rápidamente desde la temperatura alta, los átomos se “congelan” en las posiciones de las que parten no pudiendo cambiar de estructura.

Un ejemplo de esta situación corresponde al vidrio que en el enfriamiento que generalmente se realiza en la industria, desde el estado fundido, es lo suficientemente rápido como para no permitir la cristalización de forma que la estructura líquida queda congelada a baja temperatura presentando una estructura de líquido subenfriado.

Este fenómeno permite obtener en algunas aleaciones estructuras a temperatura ambiente o a temperatura bajas que no siendo las de equilibrio sino las que corresponden a temperaturas más altas, permanecen por tiempo ilimitado con unas propiedades que son distintas a las que tendría la aleación si se encontrara en equilibrio. En este fenómeno se basan los principales tratamientos térmicos.

Para que una aleación permita este tipo de tratamiento que se conoce como temple (congelación de una estructura correspondiente a una alta temperatura) es preciso que su estructura a temperatura alta sea distinta a la que posea a temperatura baja.

En las aleaciones estas transformaciones sólo presentan interés cuando se producen de sólido a sólido y, por tanto, en el diagrama de equilibrio del sistema al que pertenezca una determinada aleación se podrá deducir si ésta admite tratamiento térmico de temple comprobando si por calentamiento cambia su estructura.

Fuente: Apuntes de Ciencia de Materiales. Ingeniería Química – Universidad de Huelva

Publicado en Ciencia de materiales

Suscríbete:

who's online