Microestructura de los materiales

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MICROESTRUCTURA DE LOS MATERIALES

En la actualidad, conocer las propiedades y las características de los materiales empleados en la ingeniería es de gran importancia, entre ellas la microestructura de los mismos; ya que mediante ellas podemos determinar qué clase de material emplear en ocasiones determinadas.

La microestructura es la estructura más fina de un material que es detectadacon la ayuda de un microscopio. Esta puede ser modificada, lo que le permite al ingeniero escoger una combinación con las propiedades más adecuadas según la aplicación a emplear, tomando en cuenta que sea un material el cual lleve un proceso de producción industrial.

Microestructura De Los Aceros

El sistema de aleaciones binario más importante es el hierro-carbono. Los aceros y fundiciones sonaleaciones hierro-carbono. La clasificación de las aleaciones férreas según el contenido en carbono comprende tres grandes grupos: hierro cuando contiene menos del 0.008 % en peso de C, acero cuando la aleación Fe-C tiene un contenido en C mayor del 0.008 y menor del 2.11 % en peso (aunque generalmente contienen menos del 1 %), y fundición cuando la aleación Fe-C tiene un contenido en C superioral 2.1 % (aunque generalmente contienen entre el 3.5 y el 4 % de C).

Los constituyentes metálicos que pueden presentarse en los aceros al carbono son: ferrita, cementita, perlita, sorbita, troostita, martensita, bainita, y rara vez austenita, aunque nunca como único constituyente. También pueden estar presentes constituyentes no metálicos como óxidos, silicatos, sulfuros y aluminatos.El análisis de las microestructura de los aceros al carbono recocidos y fundiciones blancas debe realizarse en base al diagrama meta estable Hierro-carburo de hierro o Cementita.

La ferrita es relativamente blanda y dúctil. Su estructura cristalina es cúbica centrada en el cuerpo, ferromagnética por debajo de 768 ºC, y de densidad 7.88 g/cc. La ferrita también aparece como elementoeutectoide de la perlita formando láminas paralelas separadas por otras láminas de cementita, en la estructura globular de los aceros de herramientas aparece formando la matriz que rodea los glóbulos de cementita, en los aceros hipoeutectoides templados, puede aparecer mezclada con la martensita cuando el temple no ha sido bien efectuado.

La austenita es la más dúctil de las fases del diagrama Fe-Fe3C,su estructura es cúbica centrada en las caras. Esta fase permite un proceso de difusión con el carbono mucho más rápido, tiene una solubilidad máxima de carbono del 2.11 % a 1148 ºC. Solubilidad aproximadamente 100 veces superior a la de la ferrita. Las transformaciones de fase de la austenita son muy importantes en los tratamientos térmicos de los aceros como se verá más adelante. La ferrita-δsolo se diferencia de la α en el tramo de temperatura donde existe. Al ser sólo estable a altas temperaturas no tiene interés técnico.

La cementita desde el punto de vista mecánico es dura y frágil, y su presencia aumenta la resistencia de muchos aceros, con un contenido de carbono de 6,67%.Desde un punto de vista estricto, la cementita es metaestable y si se calienta entre 650 y 700 ºCdescompone para dar Fe-α y grafito (solución de alto contenido de carbono) en el periodo de años, que permanece al enfriar. Por tanto, los diagramas no son realmente de equilibrio, pero al ser la velocidad de descomposición de la cementita tan extremadamente lenta estos diagramas son los útiles.

La microestructura que se desarrolla depende tanto del contenido en carbono como del tratamiento térmico. Siel enfriamiento es muy lento se dan condiciones de equilibrio pero si los enfriamientos son muy rápidos se producen procesos que cambian la microestructura y por tanto las propiedades mecánicas.

Se distinguen varios casos. Los aceros eutectoides son aquellos en los que la fase austenítica sólida tiene composición del eutectoide 0.77 %. Inicialmente la microestructura de la fase γ es muy...
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