Solidificación y enfriamiento de materiales

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Buenas tardes, mi nombre es Yoiraly andara estudiante de ingeniería industrial , extensión Maracaibo el tema que de abordara es ….
Hablemos un poco de la solidificación la cual es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia de líquido a solido producido por una disminución en la temperatura o por una compresión de este material. Es el proceso inverso a la fusión y sucede a la misma temperatura. 
Por ejemplo: al colocar el agua a congelar la temporada es tan baja que la trasforma en hielo. 
Sus principios tales como :
Nucleación , mecanismo de crecimiento, curva de enfriamiento , defectos de solidificación y procesos vaciados.
Ahora bien la solidificación y enfriamiento de los materiales. 
Dentro de esto tenemos la fase sólida: la cual es una fase cristalina en la cual los átomos están alineados en el espacio en formaciones definidas, sobre grandes distancias
Fase gaseosa: El total desorden, se puede suponer como gases ideales al considerar que están lo suficientemente lejos. 
Fase líquida: está no posee orden de largo alcance del sólido, ni falta de interacción entre átomos como en un gas. 
En la solidificación y enfriamiento d ellos materiales 
Nos encontramos con la solidificación de los metales está involucra el regreso del metal fundido al estado sólido, el proceso de solidificación difiere dependiendo , de si el metal es un elemento puro o una aleación.
Ok metales puros: un metal puro solidifica a una temperatura constante que constituye su punto de congelación o punto de fusión. Los puntos de fusión de los metales , son bien conocidos. El proceso ocurre en un tiempo determinado 
La solidificación de metales 
Durante los procesos de fundición , los procesos adquieren su forma gracias a la solidificación de un volumen metal o aleación metálica , forzada a solidificar bajo las restricciones de forma de molde. Las condiciones geometrícas del molde , la velocidad de enfriamiento, el tipo de material utilizado, son variables que influyen en las propiedades mecánicas que tendrá la pieza. 
Proceso de solidificación
La solidificación de un metal o aleación metálica en estado líquido ocurre por formación y crecimiento de núcleos. La disminución de energía causada por el enfriamiento produce una aglomeración espontáneas de partículas permitiendo la formación de un núcleo.
Ahora bien la solidificación tiene sus principios los cuales son : 
Nucleación:
Se refiere a la formación de los primeros nanocristales de un material fundido. Por ejemplo, como el agua comienza a congelarse, nanocristales, conocidos como núcleos, se forman primero. Es decir, se refiere a la etapa inicialde la formación de una fase de otra fase.
La nucleación se divide en dos : 
Homogénea
La nucleación homogénea se produce cuando el subenfriamiento se vuelve lo suficientemente grande como para causar la formación de un núcleo estable. EI tamaño critico del radio (r *) para la nucleación homogénea se viene dando por Un embrión es una diminuta particula de sólido que se forma del liquido solidificado cuando los átomos se agrupan. El embrión es inestable y puede crecer, ya sea en un núcleo estable o volver a disolverse.
Heterogénea 
Se produce en el metal líquido sobre las paredes del molde al usar un agente insoluble; es decir sin refinadores de grano.
El mecanismo de crecimiento 
Es la segunda etapa de la solidificación y se produce luego de la nucleación , esta etapa algunos de los núcleos crecen. 
Depende de cómo se elimina el calor puede ser:
Calor específico sólido: este se elimina radiación o conducción hasta la temperatura de nucleación 
Calor latente de fusión: se elimina determinando el mecánismo de crecimiento del material.
Tenemos crecimiento plano , en el cual se encuentran suficientes agentes nucleantes 
El crecimiento denditrico continua hasta que el líquido subenfriado alcanza la temperatura de solidificación. 
La diferencia entre el crecimiento dendritrico y el planar ocurre debido a las diferentes formas de disipar el calor latente de fusión.
La curva de enfriamiento. 
En la curva de enfriamiento de un metal puro, se observa un cambio de fase se produce una temperatura constante. Durante este tiempo donde la temperatura es constante, se desarrolla los dos pasos de la solidificación: nucleación y crecimiento.
Los núcleos estables se forman a partir de la pared del molde, o bien agentes mediante nucleantes: partículas de un compuesto de fusión más alto que se encuentran en el líquido.
Defectos de la solidificación
Son muchos los defectos potencialmente que se pueden generar durante la solidificación, la contracción y la porosidad. Si una piezavaciada contiene poros (agujeros pequeños), esa pieza puede fallar catastróficamente si se usa en aplicaciones de carga. Contracción.- Casi todos los materiales son más densos en estado sólido que enestado liquido. Durante la solidificación, el material se contrae o codifica hasta un 7%.
Procesos vaciados 
Es el ,proceso de moldeo, al método de introducir el metal en la cavidad del molde y a todos los procesos de hacerlas piezas. Se entiende por Moldear una pieza, a la actividad de atacar una mezcla de moldeo sobre un determinado modelo, de manera que cuando se retire dicho modelo, quede perfectamente reproducida su forma. Además, la mas amoldeada debe poseer propiedades que le permiten mantener dicha perfección hasta que la pieza solidifique y se enfrie completamente.
Su clasificación es colado , vaciado y modeado 
Ahora bien. 
Equilibrio de fases 
La materia puede existir en diferentes estados (sólido, líquido, gas) en función de las condiciones de temperatura, presión y composición. Además, un sólklo puede poscer diferentes estructuras atómicas bajo distintas condiciones. Los principios de la termodinámica controlan el estado de equilibrio de un material (la fase o las combinaciones de fases) en función de las condiciones de P y T.
13. Para una sustancia a Ty P determinada, la función energética que mejor describe la energía de una sustancia es la energía libre de Gibbs G. Depende de la energia interma (entalpia) y del desorden (entropia) de los átomos moléculas.
18. Para cambios hacia el equilibrio a Py T constante, G siempre disminuye, es decir, G tiende a un mínimo. 2 La energia de Gibbs de dos fases que coexisten en equilibrio a una Py T determinadas es la misma (por ejemplo, agua y hielo a 0°C y 1 atmósfera tienen la misma energia de Gibbs G)
16. La variación de G y H con la T (a P constante) para una sustancia pura que no sufre ninguna transformación de estado tienen la siguiente formma general: Consideremos ahora dos fases de la misma composición (por ejemplo, H20 hielo (sólido) y H20 agua (liquido). Tendremos dos curvas G versus T (una para cada fase). En la intersección de las dos curvas, las dos fases estarán en equilibrio, a Tm (la temperatura de fusión del hielo). Notar que aunque AG-0 a Tm, existen discontinuidades en entropia y entalpia (precisamente el calor latente de fusión L)
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