E5 Diagrama de Fase Binario

Tópico

El diagrama de fase binario de esta aleación, más detallado que la regla de la palanca que ya toma de él otro modelo de este conjunto, fija además las temperaturas de transformación de esta aleación y la solubilidad máxima de soluto que admite cada fase a cada temperatura: entre esas dos curvas de solubilidad, la del sólido y la del líquido, este mismo diagrama de fase binario fija también el coeficiente de partición del soluto entre el sólido y el líquido, la razón entre la concentración de soluto que admite el sólido y la que admite el líquido, ambas en equilibrio a una misma temperatura. Que este coeficiente de partición sea menor que uno, con el sólido admitiendo menos soluto que el líquido en equilibrio, hace que, a medida que este metal solidifica, el sólido que se va formando rechace soluto hacia el líquido que todavía queda por solidificar.

Que este coeficiente de partición actúe, además, sin que el soluto ya rechazado hacia el sólido alcance a redistribuirse por difusión dentro de ese mismo sólido —porque esa difusión en estado sólido es mucho más lenta que la solidificación misma— es lo que produce, según describe la ecuación de Scheil, la segregación durante la solidificación de esta aleación: el soluto rechazado por cada capa de sólido que se va formando se acumula en el líquido restante, cada vez más enriquecido, de modo que el sólido que solidifica al final contiene mucho más soluto que el que solidificó al principio. Que este coeficiente de partición se aleje más de uno hace que, según esta misma ecuación de Scheil, esta segregación durante la solidificación sea más severa.

Esa misma segregación, y en general cualquier desviación entre la composición local de esta aleación y la composición que le correspondería en equilibrio según este diagrama de fase binario, produce una sobresaturación relativa que impulsa la fuerza motriz de cualquier transformación de fase posterior: cuanto más se aparta la composición local de esta aleación de su composición de equilibrio, más energía libre queda disponible para impulsar esa transformación de fase de vuelta hacia el equilibrio. Que esta sobresaturación relativa sea mayor hace que la fuerza motriz de esta transformación de fase también sea mayor, y que esa transformación de fase avance, en consecuencia, con mayor rapidez.

Por eso este modelo, con el diagrama de fase binario y el coeficiente de partición con los que se abrió, es la base de otro modelo de este conjunto, el que describe en detalle la solidificación de esta aleación desde su estado líquido: tanto las temperaturas de transformación y el coeficiente de partición que este modelo ya fija, como la segregación que de él resulta según la ecuación de Scheil y la fuerza motriz que esa segregación termina impulsando, son los que ese otro modelo retoma para describir, paso a paso, cómo avanza esa misma solidificación.

ID:4431