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ÍNDICE Pág CAPITULO I 1.- Problema de investigación

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1.1.-Planteamiento del problema

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1.2.-Formulación del problema

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1.3.-Justificación de la Investigación

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CAPITULO II 2.-Fundamentos Teóricos de la Investigación

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2.1.-Antecedentes

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2.2.-Marco Teórico

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2.3.- Objetivos

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2.4.-Hipótesis

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CAPITULO III 3.-Metodología

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3.1.-Tipo y Diseño de Investigación

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3.2.- Variables

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3.3.-Materiales de Investigación

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3.4.-Procedimientos

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CAPITULO IV 4.-Presentación de Resultados 4.2.- Conclusiones

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5.-BIBLIOGRAFIA

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CAPITULO I PLANTEAMIENTO DE INVESTIGACION 1.-PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA : Los ingenieros metalúrgicos están relacionados con el estudio de las propiedades más importantes de los metales, para ello se debe tener un conocimiento sobre las aleaciones de diferentes metales y en su estudio también estarán la curvas de enfriamiento para ello en el presente trabajo se enfocara a las curvas de enfriamiento de la aleación plomo estaño. 2.-FORMULACION DEL PROBLEMA : Plantear que factores perturban el equilibrio y cual es la temperatura eutéctica de la aleación del Pb-Zn, demostrar en la practica y experimentación el teorema de Le Chatelier en que nos indica que el sistema en una transformación ocurre un desprendimiento de calor.

3.-JUSTIFICACION DEL PROBLEMA : En base a la necesidad de promover la investigación y generación de conocimiento que permitan crear emprendimientos en el área de la energía y calor , para este caso en particular se indaga las condiciones de una aleación Pb-Zn buscando ampliar el entendimiento de lo que se produce al cambiar los factores de equilibrio . El interés científico de la presente investigación, se basa en la importancia de ampliar conocimientos acerca del comportamiento y direcciones de las curvas de enfriamiento para cada concentración en los distintos casos.

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CAPITULO II FUNDAMENTOS TEORICOS DE LA INVESTIGACION 2.2.-MARCO TEORICO : INTRODUCCION: Los metales y aleaciones poseen propiedades muy interesantes para la ingeniería, lo que viene a suponer una extensa gama de aplicaciones en diseños de ingeniería. Desde su utilización como materiales estructurales, resistentes a la oxidación, resistencia a altas y bajas temperaturas, resistencia a la fatiga y elevada tenacidad son las propiedades que han permitido el enorme desarrollo de los metales hasta la actualidad y la optimización de sus propiedades mediante los tratamientos de endurecimiento ya explicados en las unidades precedentes. De todos los metales utilizados, la aplicación del hierro y sus aleaciones, aceros, representa alrededor del 90%, debido fundamentalmente a la combinación de sus buenas propiedades de resistencia, tenacidad y ductilidad unido a su relativo bajo precio. Cada metal presenta propiedades específicas y especiales que los hace aptos para su aplicación en proyectos de ingeniería, y su utilización se adopta tras análisis comparativos, que incluyen los costes, con otros metales y materiales. ALEACIONES : Son la mezcla de un metal principal con otros elementos para mejorar las propiedades físicas y mecánicas del metal puro. Variando la composición de las aleaciones se puede conseguir un rango de propiedades diferentes para un amplia gama de aplicaciones. Por ejemplo, pequeñas cantidades de Berilio en Cu metálico aumenta mucho la dureza y resistencia. El acero y otras aleaciones férreas son las más consumidas debido a la gran variedad de propiedades que presentan, a la facilidad en su producción y al bajo coste de fabricación. Sin embargo, los principales inconvenientes son densidad relativamente alta, conductividad eléctrica comparativamente baja, y susceptibilidad a la corrosión en medios comunes. Por estos motivos se han desarrollado muchos tipos de aleaciones que abarcan una enorme gama de propiedades tanto físicas como químicas principalmente de resistencia a ambientes muy agresivos que se estudiaran en este tema. Cuando se añade un átomo extraño se pueden distinguir dos casos. Que el elemento sea soluble (quede dentro de la red cristalina), bien formando una disolución sólida o bien un compuesto. En este caso el soluto es el elemento en menor proporción y el disolvente el que está en mayor proporción. Que el elemento que se añada no sea soluble sino que origina una mezcla de fases. Bajo el microscopio electrónico se pueden distinguir las fases fácilmente así como por difracción de rayos-X ya que coexisten miro partículas de las dos

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composiciones. Dentro del tipo de aleaciones homogéneas se ha visto que se pueden clasificar en: Disoluciones sólidas cuando la composición puede variar de forma continua sin modificar bruscamente las propiedades físicas y químicas de la aleación (aunque microscópicamente la composición es constante) y compuestos o fases de composición intermedia que tienen una estequiometría definida con propiedades físicas y químicas diferentes de las aleaciones homogéneas cercanas en composición. En el caso de las disoluciones sólidas se pueden distinguir si son sustitucionales o intersticiales. Las aleaciones sustitucionales se dan en metales de radio, electronegatividad y carga similares con igual número de coordinación como por ejemplo Ni y Cu . Estos metales son solubles en todas proporciones y da una serie continua de disolución sólida como se vio en el tema anterior. El rango puede ser mucho más pequeño cuando los elementos son más diferentes como es el caso del sistema Cu-Zn. Los factores que más afectan para formar disoluciones sólidas son: RADIO ATOMICO Y NUEMRO DE COORDINACION: Elementos de tamaño similar son más solubles, y no deben diferir en más de un 15 % aproximadamente. El número de coordinación de los metales deben ser el mismo para que la solubilidad sea grande. Por ejemplo el Au y la Ag tienen radios muy similares 1.46 Å y 1.44 Å, respectivamente, y el mismo número de coordinación C12 por lo que son muy solubles. Sin embargo, aunque los radios del Mo y W son parecidos 1.39 Å y 1.48 Å, respectivamente, son muy poco solubles ya que uno presenta C8 y otro C12. ELECTRONEGATIVIDAD:Si difieren mucho se favorece la formación de compuestos químicos en lugar de la disolución sólida. Por ejemplo, S, Se, Te son bastante electronegativos y no se disuelven bien sino que forman compuestos. Sin embargo, Ge, Sn y Pb son menos electronegativos y forman disoluciones sólidas con metales mucho más fácilmente. VALENCIA: Si la valencia de los metales son la misma se favorece la disolución mientras que si es diferente se desfavorece. Por norma general, el metal de menor valencia disuelve mayor cantidad del de mayor valencia que al contrario. Por ejemplo el Mg se disuelve bastante en la Ag mientras que la Ag se disuelve difícilmente en el Mg. Generalizar es siempre arriesgado, y al final es un compromiso entre éstos y otros factores que afectan en menor medida. Si todos los factores son favorables es muy posible que se forme una disolución sólida completa, y si todos son desfavorables se formaran compuestos o mezcla de fases en general. Si algunos factores son favorables y otros desfavorables se dará una disolución parcial. En el caso de la aleaciones intersticiales el elemento extraño se sitúa en los huecos de la red cristalina del metal disolvente. En temas 5

anteriores se ha visto que la geometría de estos huecos puede se tetraédrica u octahédrica. No son muy numerosa pero si muy importantes ya que mejoran las propiedades mecánicas aumentando la resistencia y dureza de los metales. Por ejemplo, es el caso del C en la austenita (Fe-γ). Suelen ser elementos de radio pequeño como H, B, C, N y Be. En el caso extremo se pueden formar compuestos intersticiales que tienen estequiometría definida pero una relación de radios muy diferentes por lo que la estructura viene definida por el metal de radio grande. Los compuestos o fases de estequiometría definida se pueden clasificar en intersticiales, intermetálicos, y electrónicos. Los compuestos intersticiales se han visto anteriormente, y aunque la estructura depende del metal las propiedades físicas dependen principalmente el elemento intersticial. Ejemplos típicos son los carburos, boruros y nitruros, como la cementita, Fe3C. Los compuestos intermétalicos se dan entre átomos metálicos de diferente naturaleza química. Por lo general, el enlace metálico se debilita pero tienen contribuciones de enlace iónico e incluso covalente. Las estructuras suelen ser complejas y son poco conductores aunque las propiedades físicas varían mucho dependiendo de la naturaleza de los enlaces. Hay muchos ejemplos, Mg2Sn. Los compuestos electrónicos se dan entre átomos metálicos parecidos tales como Cu, Ag, Au, Fe, Ni, Cd, Mg, Sn, Al Zn. La estructura y propiedades depende de la relación entre los electrones de valencia y el número de átomos en el cristal. Hay tres posibles relaciones denominadas generalmente como fases β, γ y ε. Los puntos de fusión son altos en todos los casos pero mientras que las fases β y ε tienen un enlace metálico fuerte las fases γ son frágiles y malas conductoras. FUSION DE METALES : La fusión es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia del estado sólido al estado líquido por la acción del calor. Cuando se calienta un sólido, se transfiere calor a los átomos, los cuales vibran con más rapidez a medida que ganan energía. El proceso de fusión de la materia es el mismo que el de fundición, pero este último término se aplica generalmente a sustancias como los metales, que se licúan a altas temperaturas, y a sólidos cristalinos. Cuando una sustancia se encuentra a su temperatura de fusión, el calor que se suministra es absorbido por la sustancia durante su transformación, y no produce variación de su temperatura. Este calor adicional se conoce como calor de fusión. El término fusión se aplica también al proceso de calentar una mezcla de sólidos para obtener una disolución líquida simple.

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CALOR: Es una forma de energía que se manifiesta y procede por la transformación de otros tipos de energía. Se origina por movimientos vibratorios de átomos y moléculas de la materia, definido como energía de tránsito, ya que siempre está conduciéndose de un cuerpo caliente a uno frío. Se debe recordar que los cuerpos tienen energía interna mas no calor, a diferente temperatura parte de ésta energía se transfiere entre sistemas o cuerpos, donde la transferencia de calor se producirá hasta que se llegue a la misma temperatura alcanzándose el denominado equilibrio térmico. CALOR SENSIBLE: Es el que recibe una substancia provocando un cambio de temperatura en la misma, es decir, que incrementa la temperatura sin provocar un cambio molecular o de fase en la sustancia. La constante de proporcionalidad llamada calor específico es la medida de calor necesaria para incrementar una unidad de masa a una unidad de temperatura a presión o volumen constante, para lograr un cambio de temperatura depende del mismo la cantidad de calor a suministrar, lo que significa que cuanto más grande sea su magnitud más energía necesita la sustancia para variar su temperatura. CALOR LATENTE: Es la cantidad de energía que una substancia necesita ganar o perder para cambiar de fase, en caso de un sólido a líquido (calor de fusión) o un líquido en gas (calor de vaporización) tomando en cuenta que durante estos procesos no hay variación de temperatura. La palabra latente significa “algo que está oculto”, por tanto este calor requerido no varía la temperatura para cambiar de fase pero su estado de agregación si se modifica. SISTEMA :Como definición de sistema se puede decir que es un conjunto de elementos con relaciones de interacción e interdependencia que le confieren entidad propia al formar un todo unificado. Un sistema puede ser cualquier objeto, cualquier cantidad de materia, cualquier región del espacio, etc., seleccionado para estudiarlo y aislarlo (mentalmente) de todo lo demás. Así todo lo que lo rodea es entonces el entorno o el medio donde se encuentra el sistema. El sistema y su entorno forman el universo, como se muestra en la figura :

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La envoltura imaginaria que encierra un sistema y lo separa de sus inmediaciones (entorno) se llama frontera del sistema y puede pensarse que tiene propiedades especiales que sirven para: a) aislar el sistema de su entorno . b) permitir la interacción de un modo específico entre el sistema y su ambiente. Es muy importante definir la frontera del sistema como una superficie y no otro sistema, debe quedar claro que el espesor de una superficie es matemáticamente cero por lo que la frontera no puede contener materia u ocupar algún lugar en el espacio. El valor de una propiedad que es medida en el punto exacto de la frontera debe ser por tanto el valor del sistema así como del entorno, ya que después de todo el sistema y el entorno están en contacto en ese punto. Los sistemas termodinámicos se pueden clasificar como: aislados, cerrados y abiertos FASE: En termodinámica y química, se denomina fase (del latín phase: partes o fase) a cada una de las zonas macroscópicas del espacio de una composición química, y sus propiedades físicas

homogéneas,

que

forman

un sistema.

Los

sistemas

monofásicos

se

denominan homogéneos, y los que están formados por varias fases se denominan mezclas o sistemas heterogéneos. Se debe distinguir entre fase y estado de agregación de la materia. Por ejemplo, el grafito y el diamante son dos formas alotrópicas del carbono; son, por lo tanto, fases distintas, pero ambas pertenecen al mismo estado de agregación (sólido). También es frecuente confundir fase

y

microconstituyente;

por

ejemplo,

en

un acero cada

grano

deperlita es

un

microconstituyente, pero está formado por dos fases, ferrita y cementita. Los líquidos provenientes de diferentes reacciones suelen contener diferentes fases, es decir, dos o más líquidos que se separan tras un corto tiempo en reposo, generalmente se obtiene una fase acuosa y otra orgánica. Una fase posee características físicas y químicas relativamente homogéneas y puede constar de uno o varios compuestos. Sin embargo, cuando las propiedades de otro o más compuestos difieren en tal grado que dejan de ser compatibles, entonces hay separación de fases. Esta característica se observa, por ejemplo, al mezclar agua y aceite y dejarlos reposar unos minutos. Se observa una línea divisoria o interfase, dado que estos materiales no son compatibles y se separan en fases.

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COMPONENTE: Es lo que compone un sistema. El sistema puede estar formado por varios de estos. El número de componentes es el número mínimo de especies moleculares en función de las cuales se puede expresar cuantitativamente la composición de fases. CURVAS DE ENFRIAMIENTO Una curva de enfriamiento indica la evolución temporal de la temperatura de un material desde el estado líquido, material fundido, al estado sólido a temperatura ambiente dejándolo enfriar lentamente o con la ayuda de algún mecanismo, todo esto en función del tiempo. Normalmente se emplea la Técnica de Análisis de Curva de Enfriamiento Asistido por Computadora (CA-CCA) para investigar las características de solidificación de las aleaciones (obtención de las curvas de enfriamiento). Ésta consiste básicamente en la inserción de un termopar en cierta masa de aleación fundida colocada en un crisol de acero inoxidable. La aleación se calienta hasta cierta temperatura (esto depende del punto de fusión de cada aleación) antes de la medición de la curva de enfriamiento. Existe una tasa de enfriamiento de las muestras, la cual se mide al punto de solidificación. La técnica CA-CCA es una herramienta importante para determinar la relación entre la fracción sólida y la temperatura en el intervalo pastoso de la aleación.

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CURVAS T.T.T. Las transformaciones pueden ser: (a).- Transformaciones isotérmicas (El enfriamiento isotérmico se consigue por inmersión en un baño de sales fundidas, que se mantiene a T = Cte.) (b).- Transformaciones de enfriamiento continuo (Se consigue enfriando dentro del horno, al aire, en agua, en aceite,..) Temperatura (1) (2) (vCT) Log (tiempo) Son muy útiles para entender las transformaciones de un acero que se enfría isotérmicamente. Así por ejemplo, en el caso del acero, y más concretamente para la fase austenita, que es inestable por debajo de la temperatura de transformación eutectoide, se necesita saber • cuánto tiempo requerirá para empezar a transformarse a una temperatura subcrítica específica, • cuánto tiempo precisará para estar completamente trasformada • cuál será la naturaleza del producto de esta transformación . Se denomina curva TTT (TransformaciónTemperatura-Tiempo) al diagrama que relaciona el tiempo y la temperatura requeridos para una transformación isotérmica. Los diagramas TTT son gráficas que representan el % de transformación en función de la temperatura (eje vertical) y del tiempo (eje horizontal, normalmente en escala logarítmica). Se elaboran con el % de transformación frente al logaritmo de las medidas de tiempo.

Por debajo de Ms la evolución es independiente del tiempo, sólo es función de la temperatura a que el acero es enfriado rápidamente o templado. Una transformación de este tipo se denomina TRANSFORMACIÓN ATÉRMICA. La nariz perlítica nos da el mínimo tiempo de retardo y nos define la velocidad crítica de temple del acero, que es la mínima velocidad que nos permite alcanzar una estructura 100 % martensítica, sin haber sido sometido a ninguna otra transformación en el enfriamiento. Llamamos tiempo de retardo o periodo de incubación al tiempo necesario para que comience la transformación isoterma de la austerita. Es distinto para cada temperatura. Para obtener estos diagramas, se calienta un conjunto de probetas iguales a la temperatura de austenización, y se mantienen allí hasta 10

que se transforman en austenita. Conseguido esto, se enfrían bruscamente en baños de sales o metal fundido hasta la temperatura deseada, que permanecerá constante mientras dure el ensayo; a intervalos de tiempo determinados se sacan las probetas del baño y se enfrían bruscamente hasta temperatura ambiente. Mediante el examen microscópico de las mismas, se determina la cantidad de austenita transformada en función del tiempo y con ello, el principio y el final de la transformación. Se obtiene así el diagrama que nos da la cantidad de austenita transformada en función del tiempo, a temperatura constante.

La determinación práctica de las curvas TTT de cada acero constituye siempre una ayuda inestimable que orienta y hace comprender los TRATAMIENTOS TÉRMICOS. Dicha curva sólo puede aplicarse con propiedad en tratamientos isotérmicos. Sin embargo, suele utilizarse también industrialmente en enfriamientos continuos: sobre ella pueden superponerse, sin graves errores prácticos, las curvas de enfriamiento real. Superponiendo a la curva TTT otra curva que señale la velocidad a que se desea enfriar la austenita, pueden predecirse con bastante aproximación las estructuras que se obtendrán con ese enfriamiento. A partir de estos diagramas podemos determinar el tratamiento bajo el cual debemos someter a un material para obtener la estructura y las propiedades deseadas, y como deben ser los tiempos y las temperaturas de dichos tratamientos. Si la velocidad de enfriamiento es muy lenta, se obtendrán estructuras de tipo perlítico. Si la velocidad de enfriamiento fuera mayor, se obtendrían estructuras bainíticas y si la velocidad fuera tal que la curva de enfriamiento no cortara a la curva TTT en ninguno de sus puntos, se obtendría estructura martensítica (acero templado). Se denomina velocidad crítica de temple Vc, a la mínima velocidad de enfriamiento requerida para evitar la transformación de la austenita en otros constituyentes antes de alcanzar la temperatura Ms. 11

Además de las curvas TTT, podemos hablar de las curvas TTT de enfriamiento continuo, que presentan unos tiempos mayores debido a que en el caso de enfriamiento continuo se pasa mayor cantidad de tiempo a altas temperaturas, mientras que en el caso isotérmico el material llega instantáneamente a la temperatura de transformación.

En estos diagramas la temperatura eutectoide (727°C) se representa mediante una línea horizontal; a temperaturas superiores a la eutectoide y para todos los tiempos, existe sólo austenita. La transformación austenita-perlita sólo ocurre si se enfría por debajo de la temperatura eutectoide, donde las curvas indican el tiempo necesario para el inicio y el final de la transformación para cada temperatura. Las curvas de inicio y final de transformación son casi paralelas y se aproximan asintóticamente a la línea eutectoide. A la izquierda de la curva de inicio de transformación sólo existe la austenita (inestable), mientras que a la derecha de la curva de final de transformación, sólo existe la perlita. Entre ambas curvas hay austenita transformándose en perlita: ambos microconstituyentes están presentes.

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la velocidad de transformación a una temperatura determinada es inversamente proporcional al tiempo necesario para que la reacción transcurra hasta el 50% (línea discontinua). Cuanto menor es el tiempo mayor es la velocidad. En la figura se aprecia que a temperaturas próximas al eutectoide (correspondientes a pequeños subenfriamientos) se necesitan tiempos muy grandes (del orden de 105 s) para conseguir un 50 % de transformación y la velocidad de reacción es muy lenta. La velocidad de transformación aumenta al descender la temperatura hasta que a 540 °C sólo necesita 3 s para llegar al 50 % de la transformación. El diagrama TTT muestra el tiempo necesario para transformar una fracción de la muestra en función de la temperatura. La velocidad de transformación está limitada por una nucleación lenta a altas temperaturas y un crecimiento lento a baja temperatura.

En la figura se ha dibujado el camino seguido por un tratamiento isotérmico (ABCD) sobre un diagrama de transformación isotérmico de un acero eutectoide. El enfriamiento rápido de la austenita está indicado por el segmento AB casi vertical y el tratamiento isotérmico y 13

su temperatura, por el segmento horizontal BCD. La transformación de la austenita a perlita se inicia en el punto de intersección C (después de unos 3.5 s) y termina hacia los 15 s, en el punto D. La figura también muestra esquemáticamente las microestructuras a varios tiempos durante el transcurso de la reacción. La relación de espesores de las láminas de ferrita y cementita en la perlita es de 8 a 1, aproximadamente. Sin embargo, el espesor absoluto de una lámina depende de la temperatura de transformación. A temperaturas inferiores y muy próximas a la eutectoide se forman láminas de ferrita α y de Fe3C de mayor espesor. Esta microestructura se denomina PERLITA GRUESA y se forma a la derecha de la gráfica de fin de transformación. A esas temperaturas las velocidades de difusión son relativamente elevadas y durante la difusión los átomos de carbono pueden difundir a lo largo de distancias relativamente largas, formando láminas gruesas.

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LA REGLA DE LAS FASES DE GIBBS En química y termodinámica, la llamada regla de las fases de Gibbs describe la relación algebraica que existe entre el número de grados de libertad (L) o variables independientes termodinámicas en un sistema cerrado en equilibrio ( como por ejemplo la presión o la temperatura), el número de fases en equilibrio (F) y el número de componentes químicos (C) del sistema. Esta regla establece la relación entre esos 3 números enteros dada por: La regla de las fases de Gibbs fue derivada de los principios de la termodinámica por Josiah Willard Gibbs hacia 1870. Las variables (intensivas) necesarias para describir el sistema son la presión (+1), la temperatura (+1) y las fracciones molares relativas de los componentes en cada fase (+F(C-1)) de cada uno de los componentes de cada fase, eso nos da un número máximo de grados de libertad m = F(C-1)+2 para un sistema cualquiera. La condición termodinámica importante es que en equilibrio termodinámico el cambio de la energía libre de Gibbs cuando se producen pequeñas transferencias de masa entre las fases es cero. Esa condición equivale a que el potencial químico de cada componentes sea el mismo en todas las fases, eso impone r = C(F-1) restricciones o ecuaciones más para un sistema en equilibrio. La regla de Gibbs para el equilibrio afirma precisamente que L = m - r = C - F +2. A patir de esta ecuación se puede despejar cualquier término de la igualdad. PRINCIPIO DE LE CHATELIER El principio de Le Châtelier, postulado en 1884 por Henri-Louis Le Châtelier (18501936), químico industrial francés, establece que:

Si se presenta una perturbación externa sobre un sistema en equilibrio, el sistema se ajustará de tal manera que se cancele parcialmente dicha perturbación en la medida que el sistema alcanza una nueva posición de equilibrio. El término “perturbación” significa aquí un cambio de concentración, presión, volumen o temperatura que altera el estado de equilibrio de un sistema. El principio de Le Châtelier se utiliza para valorar los efectos de tales cambios.

2.3.-OBJETIVOS :Comprobar experimentalmente la teoria que establece que a una transformación de fase o cambio de equilibrio ,ocurre desprendimiento de calor y la dirección de la curva ira en sentido de los tiempos , lo que nos indica el teorema de LE CHATELIER .Y aparte demostrar en que temperatura se mantienen constante y el equilibrio no se rompe. 2.4.-HIPOTESIS: Para que una aleación se enfrie , este tiene que tener un desprendimiento de calor pero si se llega a la transformación de las fases el equilibrio se rompe ,por lo tanto deducimos de la de LE CHATELIER que la temperatura y todos los factores q afectan el equilibrio se mantienen constante. 15

CAPITULO III METODOLOGIA 3.1 TIPO Y DISEÑO DE INVESTIGACION: Tipo: Investigación explicativa de diseño experimental y operacional , por lo que se respondió a nuestros interrogantes formulados sobre como demostrar los efectos de las operaciones que se realizan. Nivel de investigación: se llevó a cabo una investigación Aplicativo - Descriptivo con el fin de aplicar los conocimientos básicos sobre el tema a investigar y a la vez describir los resultados obtenidos con respecto a las operaciones realizadas.

3.2.-VARIABLES : VARIABLES VARIABLE INDEPENDIENTE TIEMPO

VARIABLE DEPENDIENTE TEMPERATURA

DESCRIPCIÓN ESTA VARIABLE VA A MACAR LA TEMPERATURA A MEDIADA QUE EL TIEMPO AVANCE , LA TEMPERATURA DISMINUIRA , POR QUE HABRA DESPRENDIMIENTO DE CALOR. . ESTA VARIABLE SERA MARCADA CADA AL TRANSCURRIR EL TIEMPO , COMO HAY ENFRIAMIENTO LA TEMPERATURA DISMINUIRA A MEDIDA QUE EL TIEMPO TRANSCURRA. .

3.3.-MATERIALES DE INVESTIGACION :      

Plomo y estaño Crisol de grafito o copela Balanza Balón de gas Guantes de cuero Termocupla o lector de temperatura

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3.4.-PROCEDIMIENTOS: CALCULOS: -Pb = 76 gr -Sn= 4 gr -Total = 76 gr + 4 gr = 80 gr. Hallando los porcentajes en peso: % Pb =>

% Sn =>

80 gr  100%

80 gr  100%

76 gr Pb  x

4 gr Pb  x

= 95 % Pb.

𝛽= 5 % Sn.

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PASO 1: Colocamos el plomo solido ( Pb) a una copela o crisol y lo fundimos en nuestro caso sera 75 gramos de plomo. Lo fundimos has ta la temperatura de fusión del plomo que es 327 °C.

PASO 2: Enseguida agregamos el Sn sólido y revolvemos y seguimos fundiendo hasta una temperatura 350 °C. por ultimo mezclamos hasta que la aleación quede completamente homogénea .

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PASO 3: Retiramos el crisol del fuego, tomamos la temperatura con la termocupla y anotamos cada 15 segundos la temperatura hasta que la aleación llegue hasta la temperatura de 170 °C. Una temperatura mas abajo que su temperatura eutéctica.

PASO 4: Volvemos a llevar la solucion al otro extremo de la mesa , para seguir fundiendo y lo llevamos hasta los 350 °C.

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PASO 5 : A la aleación liquida la llevamos a colado por moldeo .

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CAPITULO IV PRESENTACION DE RESULTADOS 4.1.- RESULTADOS:

Proporción: 95 % Pb – 5% Sn

tiempo (seg) Temperatura(°C) 15 335 30 330 45 326 60 322 75 317 90 311 105 305 120 299 135 294 150 289 165 284 180 279 195 274 210 270 225 264 240 260 255 255 270 250 285 246 300 239 315 234 330 229 345 226 360 222 375 218 390 215 405 213 420 211 435 209 450 206 465 202 21

480 495 510 525 540 555 570 585 600 615 630 645 660 675 690 705 720

199 198 197 194 192 188 186 185 183 182 180 178 176 174 173 171 170

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Proporción: 38.125 % Pb – 61.875 % Sn

tiempo 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360

temperatura 413 417 418 418 417 416 414 411 408 405 402 400 397 397 389 385 382 378 374 370 366 371 358 353 350 346 342 338 334 330 325 321 314 310 306 23

370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720

303 304 302 299 295 293 290 287 284 281 278 264 263 260 259 257 248 246 243 241 239 236 234 232 230 228 226 223 221 220 218 216 214 212 210 208

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Proporción: 38.90% Pb – 61.90 % Sn

Temperatura 411 412 412 411 408 407 404 401 397 392 390 385 382 377 374 370 366 361

Tiempo 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 25

356 351 345 340 336 332 328 326 321 318 312 307 304 300 294 289 285 280 276 271 267 263 258 254 253 250 250 248 244 240 236 233 231 229 226 224 222 222 221 220 219

190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 26

217 215 213 210 207 205 205 203 201 200 198 196 194

600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720

Proporción: 43.3 % Pb – 56.6 % Sn

Tiempo 10 20 30 40 50

Temperatura 459 458 455 456 456 27

60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460

455 453 453 451 450 449 447 446 443 442 440 438 437 437 436 436 430 426 425 419 415 410 405 399 398 395 389 386 382 381 377 374 369 366 361 360 360 356 352 349 345 28

470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720

342 339 332 326 321 316 312 307 307 306 301 296 293 290 284 280 277 272 270 265 261 257 253 252 247 242

29

Proporción: 70% Pb – 30 % Sn

Tiempo 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390 405 420 435 450 465 480 495 510

Temperatura 384 381 375 372 368 362 357 352 347 342 336 332 327 322 318 313 308 305 301 296 293 288 285 281 276 273 269 265 260 258 257 255 250 245 30

525 540 555 570 585 600 615 630 645 660 675 690 705 720

242 239 236 233 231 228 226 224 221 219 216 213 211 209

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4.2.- CONCLUSIONES: Se concluye que las curvas de enfriamiento son una representación grafica del comportamiento del proceso de solidificación de un metal o una aleación ya que nos permite identificar que tiempo y a que temperatura ocurre dicho fenómeno. Se pudo observar que al solidificar un metal puro la curva de enfriamiento esta arrojaba una temperatura constante esto debido al calor latente de fusión emitido por el metal mientras solidificaba al terminar este proceso notamos un cambio dependiente. Se observó que al solidificar la aleación Pb-Sn esta presentaba varios cambios dependiente esto se debe que a medida que la aleación se enfriaba sufría varias transformaciones es decir el cambio de pendiente correspondía a cada cambio de fase que la aleación sufría. Se pudo notar también que la aleación mientras solidificaba en algunos casos presentaba una línea constante en un intervalo de tiempo esto se debía que estaba sufriendo la transformación eutéctica.

BIBLIOGRAFIA: -http://ocw.upm.es/fisica-aplicada/tecnicas--

experimentales/contenidos/PLQui/4diagrama-Sn-Pb.pdf -https://es.scribd.com/doc/100660074/Curvas-de-Enfriamiento -J. A. PERO – SANZ ELORZ. “CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES”. 5ª EDICIÓN -SEGUNDO BARROSO HERRERO. “CONSTRUCCION E INTERPRETACION DE DIAGRAMAS DE FASES BINARIOS” -DORU MICHAEL STEFANESCU. “SCIENCE AND ENGINEERING OF CASTING SOLIDIFICATION” -WILLIAM D. CALLISTER. “MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING AND INTRODUCTION”

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