Diagram of equilibrium phase composition of Fe – C – Si – B system

Diagrama de composición de fase de equilibrio del sistema Fe - C - Si - B

Se ha construido un diagrama de la composición de fase del sistema Fe - C - Si - B y se ha desarrollado su modelo matemático. Permite determinar su composición de fase a partir de la composición química del material inicial. También se ha resuelto el problema inverso, es decir, la definición de la forma y cantidad de los componentes de la carga inicial del horno para obtener el producto de la composición de fase requerida. El análisis estableció la existencia en el sistema estudiado de cuatro componentes de 7 fases individuales. Se dan ejemplos de utilización del modelo para la evaluación de la composición de fases de los metales.

INTRODUCCIÓN

La fabricación de productos industriales y domésticos se basa en el desarrollo de una determinada composición de fases en ellos. En la metalurgia, por ejemplo, se consigue mediante la aleación y el tratamiento térmico del acero. En la industria de fundición de piedra mediante la selección de materiales naturales en la zona de cristalización de diópsido CaO ∙ MgO ∙ 2 SiO₂, y en la tecnología de producción de cerámica de alta temperatura para bujías de motores de combustión interna mediante una determinada combinación de corindón (Al₂ O₃ ), mullita (3 Al₂ O₃ ∙ 2 SiO₂ ) y hexaaluminato de calcio (CaO ∙ 6 Al₂ O₃ ). Con este enfoque, es decir, el desarrollo orientado a objetivos de la composición de las fases, se puede lograr una alta calidad de los productos acabados. Por esta razón, se presta especial atención a la búsqueda de la estructura de fase óptima de los productos diseñados para la producción.

La selección inicial de la composición de la fase se suele realizar en función de los diagramas de estado y las propiedades físicas. Sin embargo, existen ciertas restricciones. La cuestión es que es posible extraer el valor numérico de cualquier propiedad con un gráfico de tres componentes, utilizar uno de cuatro componentes es complicado, y cinco, seis o más componentes es imposible, ya que no se pueden mostrar correctamente en un espacio tridimensional. Observaremos que la mayoría de los gráficos disponibles en la literatura son de tres componentes, y las cargas de los hornos de producción son multicomponentes.

La búsqueda de la composición de fase requerida puede ser introducida por el control instrumental: petrográfico, radiográfico de fase, metalográfico. Pero en caso de necesidad de estudiar decenas y centenares de opciones de apilamiento para obtener un producto con la propiedad requerida, los controles instrumentales serán caros y largos. No se pueden aplicar en caso de existencia de una composición química de las materias primas destinadas a la extracción.

Parece que la solución de la tarea puede facilitarse mediante la construcción y descripción matemática de gráficos de la composición de las fases. El desarrollo de modelos elimina las restricciones por cantidad de los componentes que están presentes en un producto, rango de temperatura, acercando los resultados obtenidos a las condiciones de trabajo.