Diferencia entre Metal Puro y Solución Sólida

Un estudiante me preguntó ¿Cual era la diferencia entre un metal puro y una solución sólida porque el no las podía distinguir?

La respuesta a dicha pregunta es muy sencilla y la puedes ver en cualquier diagrama de fases. Primero, un metal puro tiene un punto de fusión definido mientras que una solución sólida no, la temperatura de fusión varía conforme se va agregando mas soluto a la solución. Segundo las soluciones sólidas se definen como átomos de soluto en la estructura del solvente. Veamos este ejemplo en el diagrama Cu-Zn (fig.1). Como dije los metales puros tienen sus temperaturas fijas definidas como el caso del cobre 1085 °C y el cinc 452 °C sin embargo, una vez que se forma una aleación entre estos metales (latón) la temperatura cambia. Para una aleación 20% Zn vemos que  funde aproximadamente a 1000°C si el porcentaje de cinc aumenta la temperatura de fusión de esta baja. Ese es un dato que debe siempre tenerse en cuenta para diferenciar a un metal puro de una aleación. Por otro lado a las aleaciones se les asigna letras griegas o como puede observase al metal se le coloca en paréntesis ( ), esto para diferenciarlo del metal puro de ahí que, (Cu) puede definirse como una aleación Cu-Zn o átomos de cinc en la estructura del cobre. Las soluciones sólidas pueden ser sustitucionales cuando un átomo sustituye a otro en la estructura cristalina o intersticial cuando este ocupa los espacios entre dos átomos y la ventaja de ellas es que mantienen las misma propiedades eléctricas y térmicas pero son mucho mas resistentes que los metales puros.   

Fig. 1 Diagrama Cu-Zn. Fuente: Metals handbook volumen 3 Diagramas de Fases y aleaciones

 

Metalografia longitudinal y transversal de cabilla acero

Fig. 1 Preparación metalográfica de cabilla de acero. 

Abajo izquierda campo transversal. Abajo derecha campo longitudinal

Fig. 2. Microestructura campo Transversal 100X

Fig. 3.  Microestructura campo Longitudinal 100X

La siguiente serie de fotografías muestra la microestructura de una cabilla de acero. En la figura 1 se puede apreciar la preparación metalográfica de ambos campos transversal y longitudinal y en las figuras 2 y 3 se observa como varía la microestructura conforme se selecciona el campo de observación. En la figura 3 se puede apreciar los granos deformados producto de la deformación durante el proceso de elaboración de la cabilla.

Rectivo Nital 3 %

Metalografía de mecha de acero para perforar madera

Imágenes editadas para realzar las partículas de segunda fase presentes en el material

(a)

(b) 

Imágenes originales (a) 100X y (b) 200X

La siguientes series de fotografías corresponden a una mecha de taladro de 3 mm de diametro utilizado en la perforación de madera. Los carburos en los aceros para herramientas dependerán del contenido de carbono y de la cantidad de elementos formadores de carburos ( Cr, Mo, V y W). Cuando la cementita esta presente en los aceros de baja aleación y al carbono; complejos tipos de carburo pueden encontrarse. La cementita es un tipo de carburo de la forma M3C  siendo este muy estable por debajo de 538°C. Un carburo de alto contenido de cromo de la forma M7C3 tambien se encuentra en aceros con medio a alto contenido de cromo. El M23C6 es un carburo rico en cromo de alta solubilidad en el hierro pero es menos resistente que otros carburos a base de Mo o W. La forma esférica y su marea de diseminarse en la matriz metálica le da al acero una resistencia mecánica elevada. Identificar correctamente estos carburo requieren de técnicas metalograficas mas específicas que un microscopio óptico.  

Microestructura Cabilla de acero

Buenos días aquí coloco unas fotografías de una cabilla de acero de bajo carbono usada en la industria de la construcción. La figura 1 representa el acero sin ataque mientras que el las imágenes 2 y 3 se puede apreciar la microestructura  del acero con granos poligonales de ferrita. Las figuras representan la cara transversal a la línea de conformado de la cabilla en una próxima entrega observaremos el lado longitudinal.

Fig. 1 Acero sin ataque.

Magnificación 100X

Fig. 2 Microestructura de la cabilla. Reactivo Nital 3%.

 Magnificación 100X

Fig. 3 Microestructura de la cabilla. Reactivo Nital 3%.

 Magnificación 100X

Microestructura de un Cobre 99% y una varilla de Cobre 4% Sn

Hola amigos en esta oportunidad evaluaremos la microestructura de una soldadura de un metal no ferroso, en este caso una tubería de cobre fue soldada con una varilla de bronce 4% Sn. La figura 1 muestra el metal depositado visto con un filtro amarillo y como se puede apreciar se observa las dendritas de cobre. En la figura 2 se puede apreciar con más detalle dichas dendritas que aparecen como pequeñas "islas" rodeadas de una mezcla eutectoide (según diagrama de fase Cu-Sn para una aleación con 4% Sn).
En la figura 3 se puede ver  el metal base no atacado sin embargo, esto si se puede apreciar en la figura 4 en la cual se ven las dendritas ricas en Cu, una mezcla eutectoide y la microestructura del metal base. En la figura 5 se aprecia la mezcla eutectoide con mas detalle usando una magnificación de 200 X, la explicación de este fenómeno radica en el hecho de que durante la solidificación y después que la aleación alcanza los 200°C la fase (Cu) comienza a precipitar la mezcla eutectoide que consta de láminas de Cu y de una fase denominada elipson.
Cabe destacar que como en toda soldadura las ratas de enfriamiento son muy rápidas por lo que esta microestructura es un producto de las reacciones de no equilibrio.  

Fig. 1 Microestructura del Metal depositado. Sin ataque. 

Magnificación 100 X

Fig. 2 Microestructura del Metal depositado sin filtro. Sin ataque.

Magnificación 100 X

Fig. 3 Metal depositado y Metal Base. Sin ataque 

Magnificación 100 X

Fig. 4 Metal depositado y Metal Base. Reactivo Cloruro Férrico 

Magnificación 100 X

Fig. 5 Metal depositado con dendritas de cobre y mezcla eutectoide. 

Reactivo Cloruro Férrico 

Magnificación 200 X