diagrama hierro carbono


DIAGRAMA HIERRO-CARBONO

En el diagrama de equilibrio o de fases, Fe-C se representa las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse. Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificandolos puntos críticos temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones— por métodos diversos.
Es importante tener en cuenta que la aleación de acero es una mezcla producto de la unión entre hierro y carbono.
El diagrama hierro carbono representa las transformaciones que resisten los aceros al carbono con la temperatura, aceptando que el calentamiento o enfriamiento en el momento dela mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de homogeneización tienen tiempo para completarse. El diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos es decir temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones por varios métodos

Porqué no se trata de un verdadero diagrama de equilibrio?
El diagrama de fases Fe-Fe3C muestra las fasespresentes en las aleaciones de hierro-carbono enfriadas muy lentamente, a varias temperaturas y composiciones de hierro con porcentajes de carbono de hasta el 6,67%. Este diagrama de fases no es un diagrama de equilibrio verdadero ya que el compuesto carburo de hierro (Fe3C) no es una verdadera fase de equilibrio. En ciertas condiciones, el Fe3C - llamado cementita – puede descomponerse en las fasesestables de hierro α y carbono (grafito). Sin embargo, en la mayor parte de las condiciones, el Fe3C es muy estable y, por tanto, puede considerarse en la práctica como una fase de equilibrio
Propiedades y características de las fases sólidas presentes en el diagrama
El diagrama de fases Fe-Fe3C contienen las siguientes fases sólidas:
Ferrita-α: es una solución sólida intersticial de carbono en lared cristalina del hierro BCC (cúbica centrada en el cuerpo). Puede disolver en forma de solución sólida un máximo de 0,02% en peso de carbono a 723oC. A medida que la temperatura disminuye, la solubilidad del carbono también disminuye, siendo de 0,005% a 0oC. Tiene aproximadamente una resistencia máxima a la rotura de 280 MPa, un alargamiento del 35% y una dureza de 90 unidades Brinell. Es laforma más blanda de todos los constituyentes del acero, muy dúctil y maleable, además de magnética.

Austenita (γ): es una solución sólida intersticial de carbono en hierro γ. El hierro γ tiene una estructura cristalina FCC (cúbica centrada en las caras) y mayor solubilidad en estado sólido para el carbono que la ferrita α. La máxima solubilidad en estado sólido del carbono en la austenita es del2,08% a 1.148oC y disminuye a un 0,8% a 723oC. La austenita posee una resistencia que oscila entre 850 y 1000 MPa, un alargamiento de 30-60% y una dureza de 300 unidades Brinell. Es blanda, muy dúctil y tenaz. Es amagnética. Tiene gran resistencia al desgaste, siendo el constituyente más denso de los aceros.

Cementita (Fe3C): es un compuesto intersticial duro y quebradizo. Tienen límitesdespreciables de solubilidad y una composición del 6,67% en carbono y 93,3% en hierro. Es débilmente ferromagnética a baja temperatura, perdiendo sus propiedades magnéticas a 217oC.

Ferrita-δ: es una solución sólida intersticial de carbono en hierro δ. Tiene estructura cristalina BCC como la ferrita α pero con una constante de red mayor. La máxima solubilidad en estado sólido del carbono en ferrita δes del 0.09% a 1.465 oC

Reacciones invariantes que tienen lugar en el diagrama.

El diagrama de fases Fe-Fe3C presenta tres reacciones invariantes cuyas ecuaciones se pueden escribir como sigue:

a 1.495 oC tiene lugar una reacción peritéctica
Líquido (0,53% C) + Ferrita-δ (0,09% C)     »   Austenita (γ) (0,17% C)

a 1.148 oC tiene lugar una reacción eutéctica
Líquido (4,3% C)  »...