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b.diagrama de Fases Del Sistema Hierro-Carbono
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Ciencia de los Materiales
2015-1
Solubilidad en el estado sólido de los metales
Tipos de diagramas de fases de acuerdo a la Solubilidad
(cont.)
4. Fase intermedia de aleación (compuesto intermetálico) de composición constante.
DIAGRAMA DE FASES DEL
SISTEMA HIERRO-CARBONO
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono
Fe:
• Tf = 1539 ºC
• ρ = 7,87 g/cm3
• Presenta cambios alotrópicos a 1400 y 900 ºC (a 768 ºC hay
un cambio de magnetización pero que no influye en nada en
el diagrama).
• El Fe puro no es usado pues sus propiedades mecánicas no
son buenas (dureza 90 HB, resistencia al tracción = 275 MPa
y alargamiento en 50 mm = 40%).
• El Fe se usa básicamente para la fabricación de aleaciones:
aceros (ordinarios e inoxidables) y fundiciones (hierros
fundidos).
C: tiene más aplicaciones en estado puro con respecto al Fe.
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono
Curva de enfriamiento (en equilibrio) del Fe
1539 ºC
1400 ºC
910 ºC
(CCCu)
(CCCu)
(CCCa)
(CCCu)
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono
Fe3C (cementita):
• Es una fase intermedia de aleación: carburo de hierro.
• Compuesto intersticial de Fe y 6,67% de C (en peso).
• Es extremadamente duro (800 HB) y frágil. Su ductilidad es
prácticamente nula y tiene reducida resistencia a la tracción
(35 MPa).
• Desde le punto de vista termodinámico se le considera una
fase metaestable: Fe3C → 3 Fe + C
La cementita tiende a descomponerse en sus componentes. No se
dice inestable pues el tiempo de descomposición es muy largo.
Se presentan por lo tanto dos diagramas: Fe-C y Fe-Fe3C.
El diagrama metaestable es el que se usa en forma práctica
para estudiar las aleaciones ferrosas.
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono (Diagrama de equilibrio Fe–Fe3C)
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono (Diagrama de equilibrio Fe–Fe3C)
(en peso)
(0,18)
(0,8)
α : ?
ɣ : ?
: ?
Fe3C : ?
(2,0) (0,025)
(0,10)
(1492ºC)
(723ºC)
(1130ºC)
Led
eb
uri
ta
Fe3C +
Ledeburita
Austenita +
Ledeburita
4,3
Perl
ita
p
ura
Ferrita
Ferrita +
Perlita
Perlita +
Ledeburita transformada
Ferrita +
Austenita
Austenita +
Fe3C
Fe3C +
Perlita
Fe3C +
Ledeburita transformada
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono (Diagrama de equilibrio Fe–Fe3C)
intersticial
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono
Ferrita (α): solución sólida
intersticial de pocos C en Fe-α
(CCCu). Estructura suave (<
Rockwell B 90) y dúctil.
Cementita o carburo de hierro
(Fe3C): compuesto intersticial
formado por enlaces atómicos. Duro,
frágil y de baja resistencia tensil; pero
alta resistencia a compresión.
C
Ferrita
Cementita
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono (Diagrama de equilibrio Fe–Fe3C)
Transformaciones isotérmicas
--------------------------------------------------------------------------------
Perlita + Fe3C = Ledeburita transformada
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono
Clasificación de aceros y fundiciones según el diagrama Fe-C
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono
Ferrita Austenita
Microestructura de los aceros
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono
Representación de las microes-
tructuras de un acero al
carbono eutectoide (0,8%C)
por encima y por debajo de la
temperatura eutectoide.
Microestructura: 100% Perlita
Fases: Ferrita + Cementita
Microestructura perlítica de un
acero eutectoide mostrando
láminas alternas de Ferrita (fase
clara) y Cementita (láminas más
delgadas y oscuras).
Acero Eutectoide
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono
Acero Hipoeutectoide Representación de las microestruc-
turas de un acero al carbono
hipoeutectoide (<0,8%C) a medida
que se enfría desde la fase
austenítica hasta por debajo de la
temperatura eutectoide.
Microestructura: Ferrita + Perlita
Fases: Ferrita + Cementita
Microestructura de un acero
hipoeutectoide (0,38%C) constituida
por Perlita y Ferrita.
Diagrama de fases del sistema hierro-carbono
Acero Hipereutectoide Representación de las microestruc-
turas de un acero hipereutectoide
(>0,8%C) enfriado desde la región de
fases austeníticas hasta por debajo
de la temperatura eutectoide.
Microestructura: Perlita + Cementita
Fases: Ferrita + Cementita
Microestructura de un acero con 1,4%C
formada por una red de cementita
alrededor de las colonias de perlita.
Fin