8 Y 9

8. HIERROS
FUNDIDOS

Celda del hierro cubico.
La arista del cubo de la celda unitaria del
hierro cúbico centrado en el cuerpo, por ejemplo, a temperatura
ambiente es igual a 0.287 × 10−9
m, o 0.287 nanómetros (nm).2
Por tanto, si se alinean celdas unitarias de hierro puro, arista
con
arista, en 1 mm habría:
1 mm × = 3.48 × celdas unitarias 1 celda unitaria
0.287 nm × mm / nm 10 − 6 106

Formasalotrópicas del
hierro




El hierro se presenta en estructuras cristalina BCC y
FCC en el rango de temperatura que va desde la
temperatura ambiente hasta la temperatura de
fusión a 1 539°C. El hierro alfa (α) existe desde
−273 hasta 912°C y tiene una estructura cristalina
BCC. El hierro gamma (γ) existe desde 912 hasta 1
394°C y tiene una estructura cristalina FCC.
El hierro delta (δ) existedesde 1 394 hasta 1 539°C,
que es la temperatura de fusión del hierro. La
estructura cristalina del hierro δ es también BCC
pero con una constante de red mayor que la del
hierro α.



Formas cristalinas alotrópicas del hierro entre distintos rangos de
temperatura a presión atmosférica.

Polimorfismo del hierro


Capacidad de un metal de existir en dos
o más estructuras cristalinas. Por
ejemplo,el hierro puede tener la
estructura BCC o FCC, dependiendo de
la temperatura.

4.3.2 Soluciones sólidas
intersticiales


En las soluciones sólidas intersticiales los átomos
del soluto se sitúan en los espacios que hay entre
los átomos de disolvente o átomos de la celda.
Estos espacios o huecos se denominan
intersticios. Un ejemplo importante de una
solución sólida intersticial es la formada porcarbono en hierro γ FCC, que es estable entre 912
y 1 394°C. El radio atómico del hierro γ es de
0.129 nm, mientras que el del carbono es de
0.075 nm, por lo que existe una diferencia de
radios atómicos de 42%. Sin embargo, a pesar de
esta diferencia, sólo es posible una solubilidad
intersticial máxima del 2.08% de carbono en hierro
a 1 148°C.



Ilustración esquemática de una solución sólidaintersticial de carbono en hierro γ FCC justo por encima
de 912°C mostrando un plano (100). Observe la
distorsión de los átomos de hierro (0.129 nm de radio)
en torno de los átomos de carbono (0.075 nm de radio),
colocados en los huecos de 0.053 nm de radio.

Microscopia electrónica de
transmisión


La microscopia electrónica de transmisión es
una importante técnica para estudiar defectos
yprecipitados en materiales. Gran parte de lo
que se sabe ahora sobre defectos sería teoría
especulativa y jamás se habría verificado sin la
aplicación de la TEM, que resuelve
características a escala de nanómetros. En la
figura 4 . 34 se muestra una imagen de TEM
de la estructura de dislocación de una lámina
delgada de hierro deformada en 14% a
−195°C.



Estructura de dislocaciones en hierrodeformado de 14%
a −195°C. Las dislocaciones se muestran como líneas
oscuras porque los electrones se han dispersado a lo
largo de las disposiciones atómicas lineales irregulares
de las dislocaciones. (Lámina fina; ampliación: 40 000×.)

diagrama de fase


Una diferencia fundamental de ese diagrama de
fase es que tiene tres fases sólidas distintas y
separadas: alfa (α) Fe, gamma (γ) Fe, y delta (δ)
Fe.El hierro alfa y el hierro delta tienen estructuras
cristalinas BCC, mientras el hierro gamma tiene
una estructura FCC. Los límites de fase en el
estado sólido tienen las mismas propiedades que
los límites de las fases líquida y sólida. Por
ejemplo, bajo condiciones de equilibrio, el hierro
alfa y gamma pueden existir a una temperatura de
910°C y 1 atmósfera de presión. Por encima de
910°C sóloexiste la fase sencilla gamma, y por
debajo de 910°C sólo existe la fase sencilla alfa



Diagrama de fases en equilibrio presióntemperatura PT aproximado, para el hierro puro

9.Aleaciones de magnesio,
titanio y níquel.

Tipo de aleaciones






Aleaciones y metales ferrosos: metales y
aleaciones que contienen un alto porcentaje de
hierro, como hierros forjados y aceros.
Aleaciones y...