Acero

Fernando García Callejo nº6 1º Aut.

Diagrama hierro carbono.

La aleación del hierro con una pequeña proporción de carbono proporciona al hierro propiedades tales como la elasticidad y la dureza.
En ocasiones a esta composición se suman elementos como el manganeso o el silicio, entre otros, que mejoran aún más las propiedades del hierro para dar lugar a las aleaciones más importantes de laingeniería.
Al diagrama que representa los puntos de estabilidad de esta aleación según el porcentaje de carbono aleante y la temperatura se le denomina diagrama hierro carbono.
El diagrama hierro carbono emplea dos variables; (en el eje de ordenadas, la temperatura, y en el eje de abscisas, el porcentaje de carbono en la aleación) para representar el equilibrio de las aleaciones resultantes,obteniendo así su estructura alotrópica. La alotropía es un fenómeno químico que poseen ciertos elementos químicos de formar moléculas con diferente número de átomos (oxígeno y ozono, por ejemplo) y de formar distintas estructuras moleculares para un mismo estado físico, como en el diamante y el grafito, en el caso del carbono, que dependerá principalmente de la temperatura.
Cabe mencionar queel diagrama hierro carbono no tiene en cuenta el tiempo, ya que representa unas condiciones metaestables en las que el tiempo de calentamiento y enfriamiento es lo suficientemente lento como para representar estos cambios de equilibrio de la aleación hierro-carbono.

Pese a la apariencia externa de material homogéneo que presentan los metales y sus aleaciones en estado sólido, ellos estánconstituidos por pequeños cristales que se forman al solidificar la masa líquida de la que derivan. Estos cristales se denominan granos. El ordenamiento cristalino de cada uno de los granos es el mismo si se trata de un metal puro, pero en estos casos el ordenamiento queda distintamente orientado.
La estructura cristalina es un modelo regular de tres dimensiones de átomos o iones en el espacio.
Seobtienen grandes resistencias mecánicas debido al gran número de granos que constituyen los materiales metálicos. Esto es así porque los contornos que rodean los granos actúan como freno ante una deformación obteniendo una mayor resistencia a la deformación cuanto más pequeño sea el grano.
El carburo de hierro-hierro recibe el nombre de acero y su formulación es: Fe3C-Fe
El diagrama tiene encuenta composiciones de hierro con carbono hasta del 6,67%.

El diagrama de fase Fe-Fe3C contiene las siguientes fases sólidas, que son alfa, beta, gamma y delta:

* El hierro cristaliza en la variedad alfa ( α ) hasta la temperatura de 768ºC. La red espacial a la que pertenece es la red cubica centrada en el cuerpo (BCC), es decir, forma hexagonal con un átomo en el centro. No disuelveprácticamente el carbono, llegando a su punto de máxima solubilidad a tª de 768ºC a 0,02 %
* La variedad beta ( β ) existe entre 768ºC y 910ºC y cristalográficamente es igual a la variedad alfa. Su principal diferencia con el anterior es una mayor distancia entre átomos
* La fase gamma ( γ ) se presenta de 910 a 1400ºC y cristaliza en la estructura FCC, es decir, un átomo en cada cara delhexágono. Esta fase disuelve fácilmente el carbono, creciendo la solubilidad hasta el 2.08 % a 1130ºC. Esta fase es amagnética
* La fase delta ( δ ) se inicia a los 1400ºC teniendo de nuevo estructura BCC como en la fase alfa pero con una mayor distancia entre átomos. La solubilidad es baja por lo que tiene poco interés desde el punto de vista industrial. A partir de los 1560ºC comienza la fusióndel Fe puro.

A estas fases se les puede alear con otros elementos formando así los aceros aleados o aceros especiales, que pueden contener en hasta un 2.5 % en masa de carbono y pueden ser sometidos a forja. Cuando la proporción de carbono en la aleación es superior al 2,08% se le denomina fundición, siendo la máxima proporción de C aleado del 6.67 %, que corresponde a la cementita pura....