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Problemas de diagramas de equilibrio

1. Dos metales A y B presentan solubilidad total en estado líquido e insolubilidad total

después de la solidificación. Sabiendo que sus temperaturas de fusión son, respectivamente de 1000 ºC y 700 ºC y que a la temperatura de 550 ºC forman un eutéctico conteniendo el 65% del metal A, determinar el porcentaje de eutéctico que presentará a temperatura ambiente una aleación en la que ambos metales entren en la misma proporción.

2. Determinar la composición de una aleación Cu-Ag que a la temperatura eutéctica

contiene un 50% de solución sólida saturada de plata en cobre. 3. Dos metales A y B son parcialmente solubles en estado sólido. Forman una eutéctica

con un 60% de A a la temperatura de 200 ºC. La máxima solubilidad de B en A se presenta a la misma temperatura con un 20% de B y la máxima solubilidad de A en B se presenta a la misma temperatura con un 15% de A. Sabiendo que las respectivas temperaturas de fusión de A y B son 400ºC y 600ºC, determinar el porcentaje de solución sólida de A en B que existirá en una aleación con 50% de B a temperatura eutéctica.

4. En el diagrama Al-Si de la figura 1, suponiendo rectas las líneas de equilibrio,

determinar: a) La solubilidad del Al en el Si a 1300 ºC. b) Una aleación con el 2% de Al se lleva al equilibrio a 1300 ºC y se elimina la

fase líquida. qué % de Al se ha eliminado de la aleación.? c) El sólido restante se funde otra vez hasta 1450 ºC; ¿A qué temperatura

empezará a solidificar.? d) ¿Cuál será la composición del sólido que se funde.?

5. A la vista del diagrama de la figura 2, indicar:

a) Qué tipo de diagrama es: b) Las fases existentes en todas las regiones. c) Los constituyentes que existen en las zonas 1, 2, 3 y 4. d) Puntos singulares del mismo indicando su denominación. e) Microestructura de una aleación rica en A, hipereutéctica, vista a pocos

aumentos. f) Microestructura de una aleación rica en B, hipereutéctica, vista a elevados

aumentos. IES San José (Villanueva de la Serena) - 1 -

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Problemas de diagramas de equilibrio

6. Dos metales A y B presentan las siguientes características respectivamente: temperatura de fusión de A 600ºC, temperatura de fusión de B 900ºC. Ambos son solubles en estado líquido y parcialmente solubles en estado sólido. Su diagrama de equilibrio presenta dos eutécticos E1 y E2 con 75% y 30% de A en peso a las temperaturas de 200ºC y 500ºC respectivamente.

La máxima solubilidad de A en B tiene lugar a la temperatura eutéctica E2 y es del 8%, siendo de un 3% a la temperatura ambiente. La máxima solubilidad de B en A se presenta a la temperatura eutéctica E1 y es del 10%, siendo nula a la temperatura ambiente. Se presenta un compuesto intermetálico 50% A. ( nm BAC )

Suponiendo que las líneas de equilibrio sean rectas, se pide: a) Construir el diagrama. b) Porcentajes de los constituyentes que existen a TE1 y TE2 en las aleaciones del 85% y del 20% de A respectivamente. c) Porcentajes de las fases existentes para las aleaciones anteriores a la Tª

ambiente.

1

2 3 4 5

6 7

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Problemas de diagramas de equilibrio

7. Una aleación 40% Sn - 60 % Pb a 150 ºC. a) ¿Qué fases presenta?. b) ¿Cuáles son las composiciones de cada fase?. c) Calcular la cantidad relativa de cada fase presente en términos de fracción de

masa y volumen. Suponer que las densidades de 3cmg2,11=α y 3cm

g3,7=β .

8. El Bismuto (Tf = 271,4 ºC) y el

antimonio (Tf = 630,5 ºC) son completamente solubles en estado líquido y sólido. Mediante análisis térmico hemos obtenido los siguientes resultados:

Aleación % masa de Sb

Tª de líquido

Tª de sólido

10 345 ºC 280 ºC

20 400 300

30 450 315 Con estos datos, construir el diagrama de equilibrio, indicando las distintas fases que coexisten en cada una de ellas y grados de libertad. Para una aleación con 45% de Sb, calcular:

40 490 335

50 525 360

60 550 380 a) Transformaciones que

experimenta al enfriarse lentamente desde el estado líquido hasta la temperatura ambiente.

70 575 420

80 590 465

90 615 b) Trácese la curva de enfriamiento. c)¿A que temperatura

aproximadamente habrá un 50% de aleación en estado líquido.?

530

d) Porcentaje de las fases a 400ºC y a 575 ºC.

9. El cobre y el níquel son dos metales totalmente solubles en estado líquido y en estado sólido. Si se fabrica una aleación con 27 kg de Cu y 18 de Ni, determinar: a) Composición de la aleación. b) Fases presentes en el equilibrio y composición de cada una de ellas a 1250 ºC. c) Cantidad en % y en peso de cada una de las fases a 1250 ºC.

10. Se tienen 200 kg de aleación Cu-Ag de composición 40% en peso de Ag a 780 ºC.

Determinar: a) Fases presentes en el equilibrio, composición y cantidad en peso de cada una de

ellas. IES San José (Villanueva de la Serena) - 3 -

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Problemas de diagramas de equilibrio

b) Si se añaden 97 kg de aleación Cu-Ag de composición 80 % en peso de Cu, calcular la composición de la aleación resultante, así como % en peso de sus constituyentes estructurales a la temperatura indicada.

11. Una aleación de Pb-Sn está constituida a la temperatura eutéctica por un 35 % de

cristales de solución sólida de estaño en plomo y por un 65 % que cristales eutécticos. Determinar:

a) Composición de la aleación en % en peso de Pb y Sn.

b) Si mezclamos 75 Kg de esta aleación con 150 kg de aleación eutéctica, determinar cual será la composición de la aleación resultante así como sus constituyentes y cantidad en peso de cada uno de ellos a la temperatura eutéctica.

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