Vamos allá. Lo vamos a repetir, porque hay una grabación ya hecha de
esto, pero salió mal, salió, aquí no hay micrófonos de estos de
tincaninos, y entonces yo me levantaba, me saltaba, cuando me levantaba no
se oía bien, entonces vamos a grabar así bien esto, no tiene gran
interés porque en realidad todo lo que he decidido está en el libro y el
libro es muy bien explicado por lo tanto no necesita más yo si acaso me
adelanto por lo que he dicho el primer día en plan adelantar para poder
hacer las prácticas cuanto antes y tal entonces vamos, por eso vamos a
volver a grabar no me voy a levantar para no volver a cometer los mismos
errores entonces vamos, bien Bueno, yo no sé si tú conoces, los que
están mirando desde el otro lado, algo acerca de la estructura atómica en
magia, sí, de química, y sabrás que los átomos en los metales, sobre
todo en los metales, aunque en la mayor parte de los materiales, se
organizan no de forma desestructurada, no de forma aleatoria, sino de una
forma muy concreta. ¿No? Formando redes espaciales, perfectamente
ordenadas, etc. Pero ahora mismo, lo que vamos a hablar es de aleación, es
decir, de mezclar dos o más materiales, bien sean metálicos todos, o bien
sean algunos metálicos y otros no metálicos, pero nosotros nos vamos a
basar básicamente en que aquel que tiene, digamos, más cantidad, que le
vamos a llamar solvente, es un metal, o sea, la base va a ser metal, y
luego, aleantes, que son aquellos que se alean, que se juntan con él.
Hola. ¿Aquí no me da historia? No. Antes no sé, ahora no. Vale. Los
aleatores que van en mínimas proporciones, pues pueden ser metales o
pueden no ser metales. Entonces vamos a ver, a recordar algunas pinceladas
sobre estas cosas, sobre cómo se reorganizan en estas aleaciones. Siempre
hay un material base, que va a ser en nuestro caso un metal, que tiene una
estructura, o sea, una ordenación atómica en forma de celdillas
elementales, como es la que veis ahí, aquí, por esta. En el caso, estoy
subrayando oro amarillo, en el caso del oro, esto sería una forma de
organizarse los átomos de un metal que sería el oro. Esa cendilla que ves
ahí. Que es una especie de cubo, tiene forma cúbica, valga la
redundancia, y se llama cúbica central a las cadenas, esto lo estudiarás
en las primeras lecciones, o sea, si era 2, 3... tal, lo estudiarás
detenidamente y seguramente lo recuerdas. Ahí, tal y como se ve en la
transparencia, pues cada átomo de oro, fíjate que está ocupando cada
vértice de la celdilla cúbica. Y luego, en el centro de cada cara del
cubo también hay otro átomo de oro. Este tipo de ordenación se llama
cúbico central a las caras y se conoce como CCC, C con las iniciales de
cúbico central a las caras, tal y como se ve. Bien, entonces se trata de
que un trozo de metal de oro, pues tiene muchísimas, trillones y trillones
de estas celdas todas unidas unas al lado de otras, encima de otras, debajo
de otras, etcétera, todas unidas y se forma lo que es el metal oro. Si
nosotros pudiéramos ver esto a través de un microscopio superpotente.
Ciertísimo que no existe ya del acto de antemano, pues veríamos así. Y
si pudiéramos, imagínate. Aislar una de estas celdillas, que también es
imposible, a pesar de que ahí la transparencia la vemos así en estas
dimensiones, luego en la vida real, en la realidad, ningún microscopio por
muchas cosas que tuviera, por muchos aumentos que tuviera, se podría ver,
no solamente se puede ver a través de técnicas de difracción de rayos
series y otras cosas. Pero en la realidad existe y es esa ordenación.
Entonces vamos a ver cómo podíamos hacer una aleación de oro con cobre.
Se trata de introducir átomos de cobre dentro, o sea, sí, dentro o al
lado o tal, ya veremos cómo, en la celdilla de oro. Fíjate ahí que vemos
dos posibilidades. Una, la de apapar. En la parte de arriba vemos dos
celdillas juntas. Ahora en vez de ver una celdilla ya vemos dos juntas. Las
celdillas vuelven a ser cúbicas, como siempre. No, como siempre no, porque
hay varios tipos. Hay también hexagonales y otros tipos diferentes. pero
ya lo estudiarás, pero en este caso son cúbicas, en el caso del oro, y
vemos otra vez que están los átomos negros que representan los átomos de
oro, pues siguen prácticamente todos en el mismo sitio, en los vértices
de cada celdilla y en el centro de las caras. Pero observamos que algunos
átomos de oro han desaparecido de algunas zonas de la celdilla y en su
lugar se han colocado átomos de cobre que son los de color azul y mar.
Entonces, esto que ocurre aquí es lo que ocurre en realidad en una
solución sólida que le vamos a llamar sustitucional, es decir, se han
sustituido átomos de un elemento del base, del metal base, en este caso
del oro, por elementos del aleante que son, en este caso, cobre. Los que,
los átomos de oro que había en una zona determinada se han largado, no
sabemos para dónde, se han marchado y ahí se han sustituido, por eso se
llaman soluciones sólidas de sustitución o soluciones sólidas
sustitucionales de, en este caso, de oro con cobre. Fíjate además en una
cosa curiosa, en la parte de arriba, que estamos estudiando ahora, resulta
que curiosamente los átomos de oro se han colocado desordenadamente en la
red cúbica centrada en las caras del oro. Fíjate, en la celdilla superior
izquierda hay un átomo de oro pequeñito colocado ahí arriba. Bien, en
esa esquina, en ese vértice. Pero en el mismo vértice de la celdilla que
hay al lado ya hay colocado uno de oro. Y fíjate, en el centro de la cara
superior hay colocado humo de oro, como estaba inicialmente antes de la
aleación. Pero en la siguiente cendilla, en esa misma zona, hay uno de
cobre. Sin embargo, por ejemplo, en la cara inferior hay uno de oro, sí,
lo mismo también, uno de oro y uno de cobre en la misma zona. Pero, por
ejemplo, en la cara, en el vértice este de aquí, hay uno de oro y aquí
uno de cobre. Es decir, hola, ¿asignatura? Sí, gracias. Muy bien.
Entonces, fíjate, que se dice que están colocados de forma desordenada,
¿vale? Estamos hablando, ¿cómo te llamas tú? Mónica. Estamos hablando,
es la primera clase que damos, si has visto la presentación. Decíamos que
íbamos a adelantar, aunque esto viene perfectamente explicado en el libro,
íbamos a adelantar al tema 4 porque nos interesa adelantar. Primero porque
es el corazón de la asignatura y va a exigir muchos problemas. Y segundo
para que podamos hacer las prácticas. Entonces hoy estamos empezando con
esto. Estamos hablando de aleaciones. Aleaciones entre un metal base y un
metal, otro metal o no metal. Uno, el de mayores proporciones se llama
solvente y el de menores proporciones soluto o aleante. Estamos viendo un
ejemplo de esto, de una aleación que es oro con cobre. En la parte
izquierda, en esta parte de aquí, vemos una celdilla elemental como están
organizados los átomos de oro. Oro antes de aliarse con nada a esta
celdilla, a esta forma de aliarse los átomos. Así, colocados en cada
vértice de la celdilla. más en el centro de cada cara del cubo, se le
llama, tiene un nombre, y se le llama cúbico centrado en las caras.
Entonces ahora decimos, queremos alearlo con cobre. Hemos conseguido una
aleación de oro con cobre. Ahora vamos a añadirle el cobre. Entonces
habrá átomos de soluto, que es el cobre, que son éstos de color azul y
más pequeñitos, que de alguna forma habrá que intercalarlos en las
celdillas elementales del oro. Y vamos a ver varias formas de cómo se
intercala. Hay una forma que es ésta, es los átomos de oro, fíjate ahí
en la parte de arriba, se han largado, se han marchado de algunas zonas de
la celdilla elemental que tenían antes de combinarse con el cobre, se han
marchado de esas zonas y han sido sustituidos por los átomos de cobre.
Aquí vemos, por ejemplo, cómo hay un átomo de cobre que antes había uno
de oro. Aquí abajo hay otro átomo de cobre, que antes había otro de oro,
etc. Lo vemos ahí todos en color azul. Y además, encima, no están todos
colocados en los mismos sitios. Es decir, aquí se han pintado dos
celdillas, aunque habrá millones y millones de ellas, en un trozo muy
pequeñito de la generación. Hemos dibujado solamente dos. Y observamos
que en la celdilla izquierda no están colocados los átomos de cobre, lo
mismo que en la celdilla derecha. Es decir, que están desordenados. Esto
se llama solución sólida sustitucional o de sustitución, porque hemos
sustituido átomos de oro por átomos de cobre. Y además desordenado, no
están siempre colocados los mismos átomos. Desoluto en los mismos sitios
siempre. Pero contra eso hay otra posibilidad, que es la de abajo. Que,
efectivamente, lo mismo que antes, hemos sustituido átomos de oro por
átomos de cobre. Que es el soluto. Pero ahora, curiosamente, en todas las
celdillas están colocados los átomos de cobre sustituidos por los de oro
en el mismo sitio. A esto se llama solución sólida de sustitución
ordenada. Características de cada una. Un poco más adelante seguramente
hablaremos más de estas temas, pero ahora vamos a hablar ya adelante. Ya
sabemos que los átomos de cualquier material metálico están ordenados
tal y como vemos aquí en celdillas elementales. Pueden ser cúbicas,
pueden ser hexagonalas, pueden ser orto-rómicas, etc. Ya lo estudiaréis
en lecciones anteriores a esta. Pero no quiere decir que estén ahí
maravillosos, hay en esas obras izquierdas. Todo eso está moviéndose,
está moviéndose siempre. tiene un movimiento, unas vibraciones un
movimiento vibratorio alrededor de esa zona que ese movimiento se
incrementa a medida que aumentamos la temperatura y si la temperatura, el
calor calor medido por su temperatura es como si fuera la gasolina de estos
vehículos a medida que le metemos más gasolina se mueven más todo esto
está en movimiento ¿vale? o sea que no son zonas estáticas ahí, si lo
pudiéramos ver a través de un microscopio lo veríamos moviéndose con
las velocidades interines pero siempre alrededor de esas zonas que ponemos
ahí ¿vale? entonces si la temperatura es inferior a 390 grados esta
aleación es ordenada porque no hay movimiento suficiente como para sacar
de esas zonas a los átomos de cobre ahora, si la temperatura es mayor de
390 grados centígrados estos átomos de cobre estarían desordenados ¿por
qué? Andarían moviéndose en un sitio, tienen tanta gasolina, tanta
energía que serían incapaces de estar inmóviles en el mismo sitio
siempre. Andarían cambiándose, por lo tanto sería la aleación
desordenada. O sea que esta es la diferencia. O aleaciones ordenadas a
bajas temperaturas siempre. Aleaciones desordenadas a una determinada
temperatura. No todas las aleaciones pueden ser ordenadas. Solamente hay
unos pequeños materiales, un pequeño número de aleaciones que lo pueden
ser. Pero algunas haylas. Y siempre la característica esencial es a baja
temperatura. Vale, ¿y qué diferencia hay entre estas ordenadas y
desordenadas? Las diferencias a nivel de características mecánicas son
grandes. Por ejemplo, las aleaciones ordenadas, las soluciones sólidas
ordenadas son muy frágiles. Son tan diminuentes. Son muy duras. tienen una
baja resistibilidad por ejemplo para aplicaciones eléctricas y todo lo
contrario ocurre con las desordenadas, son menos duras pero son también
menos frágiles, son más tenaces, tienen una mayor durabilidad por lo
tanto podemos realizar piezas mecánicas a través de deformaciones más
fácilmente que las ordenadas, su conductividad eléctrica es mayor por lo
tanto sus aplicaciones eléctricas son mucho mejores. Como veis hay
diferencias bastante importantes entre estos dos tipos. Hablamos de
soluciones sólidas por lo tanto es conveniente saber que existen y ya
iremos viendo a partir de... Bien, hablamos de soluciones sólidas
sustitucionales que decíamos que se trataba de... Sacar un átomo de un
sitio, el del solvente, y meter un átomo del aleanto, del soluto, en lugar
de él. Sácate tú de ahí que aquí me voy a meter yo. Eso se llama
solución sólida de sustitución. ¿Cuándo puede ocurrir una solución
sólida de sustitución? Bueno, esto no hay ninguna teoría matemática y
exacta que nos pueda conducir a saber cuándo una aleación puede
producirse, o una solución sólida puede producirse de tipo sustitución.
Pero sí hay unos criterios sacados de hace bastantes años por un
investigador británico que se llama Hume Rotary, empíricos totalmente.
Pero que funcionan muy bien y que son estos que veis aquí. En primer
lugar, el factor tamaño. Es decir, no puede haber una solución sólida o
una aleación por sustitución si el factor tamaño entre el átomo del
solvente y el átomo del aleante supera el 15% de diferencia. Es decir,
para que haya una solución sólida de sustitución, el átomo, el radio
atómico del átomo del solvente ha de ser inferior siempre al 15% del
radio atómico del átomo del solvente. Si hay una diferencia mayor o del
15%, ya es imposible que haya soluciones sólidas. Este es el factor. El
factor tamaño, el factor más importante que nos va a permitir deducir si
puede haber o no puede haber soluciones sólidas de sustitución entre dos
elementos. En este caso, estamos hablando del oro con el cobre, sí es
factible esta solución sólida sustitucional porque el factor tamaño es
muy inferior al 15%. ¿El 15% cómo se halla el factor tamaño? El factor
tamaño se halla de la siguiente forma. Se mide el radioatómico del átomo
del solvente, el de mayor. Se mide el radioatómico del soluto, el de menor
volumen, en este caso. Se mide el radioatómico del oro, que es el
solvente, y se mide el radioatómico, las tablas están, del soluto, que es
el cobre. Se restan los dos, solvente, radioatómico, de solvente menos del
soluto, y se divide entre el radioatómico del soluto. Y eso, multiplicado
por 10, es el factor tamaño en tanto por ciento. ¿Vale? Y si es mayor que
el 15%, ya sabemos que ahí aleaciones sólidas. Por sustitución,
imposible. Pero hay otros factores, aparte de este que es el importante, el
más importante. Hay el factor electroquímico, ya sabéis que el nivel
electroquímico de un átomo pues es la capacidad que tiene el átomo para
adquirir electrones y convertirse en un ion negativo. Por ejemplo, si los
dos elementos, los dos átomos, el del soluto y el de solvente tienen
factores electroquímicos muy diferentes, es decir, uno es muy
electropositivo y el otro es muy electronegativo, lo más fácil es que al
unirse los dos no produzca un enlace metálico como ya vais a ver en
decenas anteriores, sino que produzca un etálico. ¿Eh? Diferente. Por lo
tanto, es muy difícil que ocurran aleaciones sólidas sustitucionales.
¿Para qué ocurren soluciones sólidas sustitucionales? Otro factor
positivo sería que el factor electroquímico en los dos sea el mismo, es
decir, tenga una electronegatividad. Y lo mismo ocurre con el factor
valencia. El factor valencia, que está muy relacionado con los átomos,
los electrones que giran en la última capa del átomo, también debería
ser muy similar entre los dos átomos del soluto y del disolvente para que
hubiera soluciones sólidas sustitucionales. Aunque esto ya lo vais a leer
con más detenimiento en lecciones anteriores, pero bueno, ahora ha salido
esto y lo vamos a recordar. Y otro factor muy, también importante, aunque
menos que los anteriores, es la red cristalina. Si los dos materiales, uno
metal, otro metal, o uno metal, otro no metal, si los dos, que se van
alejando, tienen la misma red cristalina, es mucho más fácil que haya
soluciones sólidas por sustitución. que sí tuvieran diferente red
cristalina. ¿Vale? Entonces, aquí es posible en algún examen han puesto
y aquí tenéis problemas que los vais a ver te dan los radios atómicos de
dos elementos y te preguntan bueno, su factor electroquímico su valencia,
etcétera, y te preguntan ¿es posible que haya solución sólida de tipo
sustitucional entre estos átomos? Entonces tendrás que hacer estos
calculitos y decidir. ¿Vale? Bien. Pero, si no es posible porque no se
cumplen los criterios anteriores de soluciones sólidas por sustitución,
hay posibilidad a pesar de ello de que se puedan alear dos metales o un
metal y un no metal pues sí, todavía hay posibilidades porque hay otra
forma de alearse que se llama soluciones sólidas de intersticiales. ¿Eh?
Ahora sabré qué consiste esto. Las soluciones sólidas intersticiales se
trata de que tengo una celdilla elemental, que es una organización de los
átomos del solvente, del metal solvente, del metal base, y ahora tengo que
meterle átomos del solvente o del aleante. Pero no los puedo sustituir, es
decir, los de la celdilla elemental del solvente están ahí colocados cada
uno en su sitio y nadie se quiere ir ahí y nadie se va. Bueno, pues otra
forma es tratar de introducir los átomos del aleante dentro de los huecos
de la celdilla del átomo solvente. Ahí lo veis en la parte izquierda
cómo los átomos del solvente, que son los negros, están colocados dentro
de su celdilla, que es la cúbica centrada de las caras, porque hay átomos
en todos los vértices más que átomos en el centro de las caras. Y los
átomos del aleante o del soluto, que son los azules pequeñitos, se han
metido en los huecos donde cupieron dentro de la celdilla del solvente,
formando pues ahí pues otra combinación. A veces combinación y a veces
no. Lo primero que hay que ver es, joe, estas celdillas hemos dicho antes,
pues en un centímetro cúbico de material hay trillones y trillones de
celdillas. Parece mentira que algún átomo pueda caer dentro de esas
celdillas con los pequeñitos que son. Bueno, pues es que los hacemos con
todo el amante. Entonces, efectivamente, hay sitio, hay lugares vacíos
donde meterse. Y si ocurre esto, pues es una solución sólida que llamamos
intersticial. Claro. Aquí, el principal factor a considerar es el factor
tamaño. Si el átomo ese es tan grande que no cabe dentro del espacio de
la celda, primero la celda tiene que tener espacios vacíos y en segundo
lugar el átomo del aleante tiene que ser pequeño. Por lo tanto es así
que ya lo vais a estudiar, repito las lecciones anteriores, en las
estructuras con celdillas cúbicas centradas en las caras, es esta que
vemos ahí arriba, la relación entre tamaños del solvente y del soluto
debe ser menor de 0.41, es decir el diámetro del radioatómico del átomo
del soluto dividido entre el radioatómico del átomo del solvente ha de
ser menor que 0.41 en cúbico centrado en las caras, porque si es cúbico
centrado en el cuerpo esta relación ha de ser de 0.29. El cúbico centrado
en el cuerpo es la de la derecha, fijaros que en la derecha hay una
celdilla cúbica y tiene un átomo en cada vértice. Pero luego, en el
centro de las caras no tiene ningún átomo. Solamente lo tiene en el
centro de la celdilla. A eso se le llama, esa celdilla es cúbico centrada
en el cuerpo. Y se cobre con las iniciales de CC. Mientras que la anterior
era cúbico centrada en las caras y era CCC. ¿De acuerdo? Y ahora una
pregunta que hago luego. ¿En dónde habrá espacios más vacíos? ¿En la
cúbica centrada en las caras o en el cúbico centrado en el cuerpo? ¿En
el cuerpo? ¿Tú dices que es cúbica centrada en el cuerpo? Yo creo que
no. Porque fíjate, si la centramos en las caras... Ya me estoy levantando.
Si la centramos en las caras queda todo el interior del cuerpo vacío.
Mientras que aquí lees y el cuerpo... Por tanto, aquí los espacios que
quedan, estos de aquí son muy pequeños. De tal forma que... De tal forma
que, fíjate, ¿dónde hay espacio, el espacio mayor para meterse un
átomo? En esa zona de ahí. A un cuarto, si trazamos una diagonal entre un
vértice y el opuesto de esta cendilla, a más o menos un cuarto de la
distancia de un átomo está, perdón, un cuarto de la distancia de esa
diagonal, es el espacio mayor que hay libre en esa cendilla. Pero con todo
eso ese espacio es muy pequeño, enormemente pequeño. Por eso, la
relación de diámetros de partido por de ahí debe ser 0,20. Claro, para
aquellas soluciones sólidas e intersticiales, entonces, ¿qué ha de
ocurrir? Pues en primer lugar, celdillas es más fácil que ocurra cuando
un, eh, metal está, tiene sus átomos organizados en forma de cendillas
cúbicas centradas en las caras, porque hay más espacio. Segundo punto,
los átomos que van a meterse ahí adentro tienen que ser muy pequeños.
¿Cuáles son los átomos más pequeños de la tabla anterior? Pues son el
oxígeno, el nitrógeno, el carbono, el boro y no sé si me queda algo. Ah,
y el hidrógeno, que es el más pequeño de todos, o sea cinco. Hidrógeno,
carbono, oxígeno, nitrógeno y boro. Prácticamente estos cinco átomos
son los que tienen que meterse ahí, los que van a dar aleaciones de este
tipo de soluciones sólidas intersticiales. El resto nada, son muy grandes
para meterse ahí, no hay espacio para... ¿Vale? Bien. Estas soluciones
sólidas o aleaciones las vamos a estudiar a través de diagramas de fase,
que es el meollo de la cuestión, el meollo de este tema y lo que nos va a
decidir el aprobado suspenso de la asignatura. Y es lo que nosotros nos
vamos a hacer. Todo lo anterior fue una... Un prólogo, digamos, lo vais a
estudiar en lecciones anteriores, vosotros, y solamente si tenéis alguna
duda me acudiréis a mí. Pero se puede estudiar bien por aquí. Entonces
nos vamos ya a meter resoluciones sobre esas diagramas de fases. Para ello
es necesaria una definición de términos que nos van a aparecer desde el
momento en que hablemos de diagramas de fases, que son esos que aparecen
ahí. Vamos a hablar de sistemas. Sistema es algo muy amplio, que se trata
simplemente de una mezcla de elementos simples para formar una aleación.
Por ejemplo, si mezclamos el cobre con el estaño, nos van a salir los
bronces, esos de las campanas, y a eso le vamos a llamar sistema. El
sistema es la selva, la trisbronza. Los diagramas de fases del cobre y el
estaño. Si mezclamos hierro con carbón, nos van a salir los aceros. Por
tanto, el sistema aquí se da los aceros, o el sistema hierro-carbón. Si
mezclamos el cobre con el zinc, nos van a salir los latones. Y el sistema
se da los sistemas cobrecinos, sistemas latones. El sistema es algo que da,
cuando hablamos de todas las alercias. Componentes. Llamaremos componentes
a los elementos que pueden ser simples, o pueden ser compuestos, que forman
el sistema. Es decir, que forman la aleación. En el ejemplo anterior, de
los bronces, el sistema de los bronces, los elementos serían el cobre y el
estal. Que son los elementos que se van a unir formando la aleación de
bronces, o el sistema de bronces. Hablaremos también del límite de
soluciones. El límite de solubilidad. El límite de solubilidad es la
concentración máxima. De átomos de soluto que se disuelven en el
disolvente. Es decir, en el ejemplo que hemos visto anteriormente, por
ejemplo, en el sistema de los bronces, ¿qué cantidad máxima de estaño
se disuelve dentro del cobre? A eso le vamos a llamar límite de
solubilidad del estaño en el cobre o en los bronces, en el sistema de los
bronces. También vamos a hablar muy largo y tendido de fases. ¿Qué es
una fase? Una fase es un trozo, una porción de microestructura que es
física y químicamente homogénea de esa aleación. Es decir, ya veréis
luego cuando hablemos de las diagramas de fase cómo en una aleación, por
ejemplo, me da de los aceros y el rocarbono, dependiendo de la composición
y dependiendo de la temperatura, Hay un montón de estructuras diferentes,
hay un montón de fases diferentes. Está la fase de la austenita, está la
fase de la cementita, está la fase de... Hay un montón de fases. Cada una
de esas porciones de microestructura que es física y químicamente
homogénea, diferenciable de las demás, a eso lo vamos a llamar fase. Lo
vamos a entender mejor cuando hablemos de los diagramas. Por ejemplo, una
fase sería metal en un acero. Cuando el acero está líquido, esa es una
fase diferente de cuando está sólido, porque el líquido y el sólido
físicamente son diferentes, aunque químicamente sea lo mismo. Por
ejemplo, un acero de un 2% de carbono, a 1000 grados, a 1500 grados vamos a
poner, es líquido. Y a 800 grados el sólido, tiene toda la misma
composición. El 2% de carbono dentro del acero y el 98% de hierro. Pero, a
1500 grados... La fase es líquida y a 800 la fase es sólida. Son dos
fases diferentes porque se diferencian físicamente. Otra, a 1800 grados,
perdón, a 800 grados, un acero del 2,5, 2,4% tiene una fase diferente a
uno que tenga el 1% de carbón, nada más. Son dos fases diferentes que
físicamente las vamos a diferenciar. Las tenemos que reconocer incluso al
microscopio y saber qué diferentes son a simple vista, no vamos a tener
que saberlo. Bueno, pues son dos fases diferentes, de eso ya hablamos más.
También lo vamos a entender perfectamente cuando hablemos de diagramas.
Luego hay una cosa que se llama constituyente o microconstituyente y que
nos engaña enormemente los problemas de diagramas de fase. Muchas veces,
¿qué es? Constituyente o microconstituyente, ¿qué es esto? Bueno, la
confusión es que un microconstituyente o un constituyente es lo mismo que
una fase. Pero es una fase muy concreta. Que tiene unas características
muy determinadas. Aquí digo que es parte de una microestructura, de una
aleación con una morfología muy particular. Solamente ocurre en los
eutécticos y en los eutectoides. Y muchas veces hay unos problemas. En
lugar de decir el enunciado a esta temperatura y con esta composición
existe una fase. Tal. No, para casarnos. entre comillas o de cazarnos, nos
dice, existe un microconstituyente. Es obvio ya, no sé qué, pero ¿esto
qué es? Pues se trata de una, digamos, de un concepto clave, que si no
sabes lo que es, no vas a poder hacer el diagrama de fases. Por lo tanto,
es muy importante saber qué es un microconstituyente o un constituyente,
es una fase, pero correspondiente a un eutéctico o a un eutectoide. Ya
luego veremos, cuando vayamos avanzando, qué es esto de eutéctico y de
eutectoide, qué características particulares tiene y cómo lo vamos a
saber, diferente adelante de un microscopio, para poder hacer las
prácticas, es un, por ejemplo, una cosa ineludible que tenemos que saber.
Bueno, regla de las fases. ¿Es esto bien? Vale, no es un tema muy
importante, pero sí hay que saberlo. Hay una regla india que se llama
regla de Chips, que fue el que la inventó. más conocida como regla de las
fases, en que dice lo siguiente. El número de fases F más el número de
grados de libertad ha de ser igual al número de componentes más 1. El
número de grados de libertad es más o menos lo mismo que decide en
matemáticas o en cálculo el número de variables independientes. El
número de variables independientes significa que son variables que no
dependen de las demás, pero que la variable dependiente depende de ellas.
Por eso aquí es, ¿cuántas fases ya lo vemos en los diagramas? En un
diagrama de una aleación concreta, a una composición concreta y a una
temperatura concreta, hay tantas fases, tres fases. Y la pregunta que puedo
hacer, lo que pueden hacer es, ¿qué variables puedo cambiar? Que
solamente pueden ser las temperaturas. y composición ¿qué variables de
estas dos puedo cambiar de tal forma que el número de fases no cambie?
¿puedo cambiar una solamente? la temperatura o la composición o puedo
cambiar las dos puedo moverme con los dos en un momento determinado y no me
cambian las fases, son las mismas fases que hay entonces tendríamos que
utilizar la regla de las fases se entiende mejor bueno, ahora mismo
solamente la hemos planteado en esa ecuación, en esa igualdad luego ya lo
veremos no es un tema importante pero por si acaso nunca salió un examen
pero por si acaso sale ya lo veremos y lo vemos mejor de forma práctica
bien, una de las cosas que vamos a tener que dibujar son en el examen van a
ser las curvas de enfriamiento de una aleación son muy importantes porque
nos van a decir vamos a ver me había olvidado de una cosa Porque antes en
la primera transparencia que veíamos cómo los átomos de soluto se
introducen dentro de las celdas, de los huecos de las celdas del solvente
en el caso de soluciones sólidas intersticiales o bien cómo los átomos
de soluto sustituyen a átomos del solvente en el caso de las soluciones
sólidas sustitucionales. ¿Esto qué es lo que le obliga a estos procesos?
¿Sustituir átomos por los otros y sacarte de ahí que es mi zona, me
pongo yo, sustitución, o bien ahí encuentro buscando un hueco y me meto
dentro de él, que es el caso de las intersticiales. ¿Qué es lo que
obliga a hacer eso? ¿Cómo se hace? Aquí la única energía que hay. La
única gasolina que hay es el calor. Todo esto lo hacemos... uniendo
íntimamente los átomos del solvente con los átomos del soluto. ¿Y cómo
podemos unir íntimamente los átomos del solvente con los del soluto?
¿Arrimando dos trozos de un pedazo de metal de solvente, arrimando al otro
del soluto? No, porque a nosotros, para nuestros ojos, si vemos que están
unidos, pero no están unidos. Hay una diferencia enorme a nivel atómico
entre los átomos y es imposible que ocurra esto. Entonces, tenemos que
llevar, soltar, digamos, el soltar no significa darles calor y pasarlos al
estado líquido. Hay un ejemplo muy claro de la diferencia del estado, de
la ordenación atómica en el estado líquido y en el estado sólido.
Imaginaos una formación de militares. Los hombres lo entendemos mejor
porque fuimos a la mili. Una formación de militares perfectamente formal,
más o menos. en la esplanada y esto todo es un helicóptero, el almirante
va en helicóptero. Ve a todos perfectamente formados, mileras, firmes. Ese
es el estado metálico, la organización del estado metálico, así
encendidas, perfectamente organizadas sus átomos. Cada soldado sería un
otro. En un momento determinado, para no cansar a la tropa, el sargento
dice, pues toca al escarzo y cada uno que vaya a hacer piso al que quiere.
Entonces hay unos que necesitan hacer piso porque tienen ganas, salen de la
formación y otros se quedan como estaban, organizados, ¿no? Ese es el
estado viscoso. Es decir, que no, no hay organización pero tampoco hay
toda esa organización, ¿vale? O sea, le hemos aplicado calor pero no lo
suficiente como para transformarlo en líquido. Solamente se ha quedado en
estado viscoso. La ordenación es a medias, ¿vale? Se ha roto la
organización del estado sólido, ya no es sólido, pero es viscoso
todavía. Y finalmente el sargento dice, bueno, fuera, formación, fuera,
como se dice, rompa filas, ¿vale? Entonces todo el mundo se va, ya, ya es
la organización total, ese sería el estado líquido, ¿vale? Entonces hay
que llevar los materiales al estado líquido para que entre ellos se
mezclen los del solvente y los del soluto, y luego al enfriarlos es cuando
efectivamente ya quedan unos metidos en el medio de otros, ¿ok? Entonces
para esto se necesita llevar al estado líquido. Así que cuando hablemos
de diagramas de fase vamos a estudiar generalmente cada una de las
aleaciones empezando desde el estado líquido y vamos enfriando hacia abajo
hasta la temperatura ambiente y vamos a ver en cada temperatura lo que
ocurre. ¿Qué grado de organización hay? ¿Bien? Por eso van a ser muy
importantes las curvas de enfriamiento y no nos van a pedir en el examen.
La curva de enfriamiento tiene unos ejes que es el de ordenadas, que son
temperaturas en grados centígrados. Y el de astisas, que son tiempos en
segundos. Entonces empezamos en un punto aquí arriba, que es el estado
líquido, en ese punto ahí, estado líquido, y vamos enfriando, vamos
dejándole paso al tiempo, dejándole que el tiempo avance, y vamos
enfriando. Enfriar significa bajar temperatura, bajar en el sentido de las
ordenadas. Y pasar el tiempo significa avanzar hacia la derecha en el
sentido de las astisas. Con lo cual observáis como esta curva tiene una
pendiente, y esta primera que veis aquí, tiene una determinada pendiente.
Esa pendiente coincide con la velocidad de enfriamiento. Es la relación
entre dos diferencias de temperatura dividido por 2. Dos diferencias de
tiempo. velocidad de enfriamiento. Cuanto mayor sea la pendiente, mayor es
la velocidad de enfriamiento y cuanto menor sea la pendiente, menor es la
velocidad de enfriamiento. O sea que vamos enfriando hasta un momento
determinado, en esa curva que vemos ahí a la izquierda, hasta los 1063
grados. Que hay una cosa curiosa, en ese momento avanza el tiempo pero no
disminuye la temperatura. Ahí está ocurriendo una transformación rara,
se llama transformación isotérmica porque se conserva la misma
temperatura mientras ocurre esa transformación. Todo esto lo vamos viendo
en el laboratorio. Tenemos unos aparatos dentro del laboratorio que nos va,
una especie de termómetro que nos va midiendo la temperatura y tenemos un
cronómetro que nos va marcando el tiempo. Y tenemos además otros aparatos
dentro del laboratorio que nos van midiendo el tiempo. Y tenemos otros
aparatos que nos van indicando que hay dentro de ese material algo
ocurriendo. ¿Qué es ese aparato? Normalmente un dilatador. Cuando hay
transformaciones dentro de los materiales, de las aleaciones, se traen
cambios en el volumen. Dilataciones y contracciones. Cada transformación
va acompañada de un cambio de volumen. Entonces, viendo si estamos en
volumen, observamos y detectamos que hay transformaciones. De esta forma
vamos haciendo los diagramas de carbono, que lo hablaremos mucho, perdón,
diagramas de fase, que lo hablaremos mucho de ellos. Bueno, ahí total, en
esa zona, observamos que hay una transformación isotérmica, porque se
produce a la misma temperatura. Y luego, si seguimos enfriando, pues otra
vez va habiendo transformaciones, pero ya bajando la... no isotérmicas.
¿Verdad? Bien. Pues muchos diagramas, muchísimos diagramas de curvas,
perdón, de enfriamiento, tienen esa forma que veis. Muchísimos. Pero
luego, además, en el examen me van a pedir una cosa. Además, dígame
usted, ¿en cada una de estas ramas de la curva de enfriamiento Si usted
tuviera el microscopio ahí, con el ojito, ¿qué iría bien? Muéstrenlo a
usted. Por eso se pone un círculo, porque representa el cristal del
microscopio. Y adentro pues tenemos que dibujar algo. Por ejemplo, eso es
un líquido. Le pondría líquido adentro, un paladar, un paladar, un
paladar, un paladar. ¿Vale? Luego fijaros ahí. Al principio de la
transformación isotérmica, fijaros lo que aparece ahí adentro. Le pongo
una serie de circulitos ahí, diciendo que van apareciendo los primeros
gérmenes. Esto, por ejemplo, ahí va empezando la solidificación. Antes
era todo líquido, ahora ya va empezando a solidificar. En el principio de
la solidificación van apareciendo lo que llaman gérmenes. Que son unos
cosquillos. O sea, muy pequeñitos de átomos que se van acumulando. Unos
otros ya en estado sólido. Y va empezando la organización en celdillas
elementales. A medida que siga pasando el tiempo, esos granos van creciendo
de tamaño, pero de una forma muy concreta. ¿Qué es esa que veis ahí? Ya
hablaré más o menos de ello. Y a medida que avanza el tiempo, estos
granos se van agrandando cada vez más grande, haciendo cada vez más
grande, de tal forma que llega un momento que se juntan unos con otros, y
solamente se ven trozos de grano, como ahí a la derecha, que no se ven muy
bien, pero bueno, sí se ve que tiene unas rayitas ahí por medio, ¿las
veis? Que son los estredos, las fronteras entre grano y grano. El cerámico
creciendo los granos, uno ha chocado con el otro, y ahí entre los dos hay
una especie de frontera. Pues esto es lo que vamos a ver. Este es un
diagrama muy típico, una curva muy típica de enfriamiento, que la vamos a
ver muy a menudo en lo que hablemos a continuación. Pero también puede
haber transformaciones que no son isotérmicas, como por ejemplo esta.
Ahí, en ese caso, no vemos ninguna transformación isotérmica. También
puede ocurrir. Hay veces que ninguna transformación es isotérmica. O hay
veces en que hay más de una, como por ejemplo esta que vemos aquí abajo,
que es una curva muy típica, que ahora la vamos a tener que aprender muy
bien lo que ocurre ahí, que es la curva de enfriamiento en el caso de
cirealeaciones hierro con carbón. Aparece a 1500 grados, por ejemplo, todo
líquido, y es líquido hasta llegar a 1539. A partir de ahí empieza la
primera transformación. Transformarse en sólido, pero en un sólido muy
determinado, que es lo que vamos a llamar hierro delta. Y duran tiempos la
transformación. Esa es la primera escaló. Cuando termina esa
transformación, se ha formado hierro de delta, continúa y hay otras
transformaciones que no son isotérmicas, hasta llegar a 1394 grados, en
que aparece otra cosa diferente. También isotérmicamente, a temperatura
constante, se va formando hierro gamma. Fijaros como las fases, las vamos
grabando con letras griegas. Luego voy a explicar a ver lo que es esto,
hierro alfa, hierro alfa, etc. Y volvemos otra vez a enfriar, ya así, no
isotérmicamente, y a llegar a 912 grados, otra cosa rara ahí, por
llamarle de alguna forma. Otra transformación isotérmica. El hierro gamma
se transforma en hierro alfa. Y así ya hasta el enfriamiento, ya no hay
más. Es muy común que todas estas transformaciones de fases, hierro alfa,
hierro gamma, hierro... Igual tiene. Se realiza una temperatura constante.
¿Vale? Es decir, lo que no es normal que ocurra, aunque también puede
ocurrir, es esto. Que no haya transformaciones isofrénicas. ¿Vale? Bueno,
pues después de este rollo, yo creo que ya lo vamos a dejar por hoy. El
próximo día nos vamos a meter ya en los primeros, en el estudio de los
primeros diagramas. De fase. Vamos a empezar por el más fácil, que son
aquellas aleaciones en las que los dos metales son totalmente solubles uno
en el otro, tanto en estado líquido como en estado sólido. Que tienen esa
forma que veis ahí y que explicaremos el próximo día. ¿Vale? Pago
aquí.