ACEROS DIAGRAMAS HIERRO CARBONO

Ciencia y Tecnología de Materiales 8.1
APUNTES DE
CIENCIA Y TECNOLOGIA
DE
MATERIALES
Tema 08. Aceros: Diagramas Hierro-Carbono, TTT y CCT.
UNIVERSIDAD DE OVIEDO
ESCUELA SUPERIOR DE LA MARINA CIVIL DE GIJON
Ricardo García Castañón
Aceros: Diagramas hierro-carbono, TTT y CCT 8.2
INDICE
8 TEMA VI: ACEROS: DIAGRAMAS HIERRO CARBONO, TTT y CCT.............. 8.3
8.1 Constituyentesalotrópicos del hierro puro: ................................................ 8.3
8.2 Diagrama hierro carbono. Constituyentes simples..................................... 8.4
8.3 Solidificación de los aceros: el punto peritéctico........................................ 8.7
8.4 Diagrama simplificado Fe-Fe3C ................................................................. 8.7
8.5 Transformación enequilibrio de la austenita en el enfriamiento ................ 8.8
8.6 La microestructura y el comportamiento mecánico de los aceros al carbono
obtenidos en el equilibrio. ................................................................................... 8.13
8.7 Transformación de los aceros al carbono en el calentamiento ................ 8.14
8.8 Transformación isotérmica de la austenita: CurvasTTT para aceros
eutectoides. La transformación martensítica. ..................................................... 8.15
8.9 Influencia de los elementos de aleación en el diagrama hierro carbono.. 8.19
8.10 Influencia de los elementos de aleación en las curvas TTT..................... 8.22
8.11 Diagramas CCT o de enfriamiento continuo y primeros tratamientos
térmicos.............................................................................................................. 8.23
Ciencia y Tecnología de Materiales 8.3
8 TEMA VI: ACEROS: DIAGRAMAS HIERRO CARBONO, TTT y CCT
8.1 Constituyentes alotrópicos del hierro puro:
Al enfriar desde el estado liquido una probeta de hierro puro, se alcanza el punto de
solidificación a los 1532 °C, convirtiéndose en hierro delta (Fe δ), cuyaestructura es
cúbica centrada (BCC) de parámetro medio de red a = 2.93Å (Fig. 8.1).
Si seguimos enfriando, a 13140C el hierro Feγ sufre un cambio alotrópico y se
transforma gamma (Fe γ), que es FCC de parámetro medio de red a = 3.65 Å. Este
cambio alotrópico lleva asociada una contracción del metal (Fig. 8.2). La estructura
se contrae, ya que la estructura del Feγ es compacta, y de dos celdas deFeγ
aparecen cuatro celdas de Feδ. Ver Fig. 8.3, donde se han suprimido algunos
átomos para claridad en el dibujo. En la Fig. 8.3.a re representan dos celdas FCC de
donde salen cuatro celdas como las de la Fig. 8.3.b. Para pasar de ésta a la Fig.
8.3.c. la red tiene que acortarse en la dirección z y estirarse en las direcciones x e y.
Es decir, el cristal, para pasar de una red a otra, lo hacepor contracción o dilatación
de ciertos planos cristalográficos, es decir por movimientos de cizalladura.
T C 0
1532
1314
912
770
t
liquido
Fe (δ)
Fe (γ)
Fe (α)
8
Fig. 8.1. Curva de enfriamiento
del hierro puro
912 1314 T0C
ΔV
Fig. 8.2. Variación de volumen con la
temperatura en el Fe puro
2 celdas FCC 4 celdas BCC
x y
z
(a) (b) (c)
Fig. 8.3- Dos celdas de Feγ se conviertenen cuatro de Feα o cuatro de Feδ., según se enfríe o
caliente.
Aceros: Diagramas hierro-carbono, TTT y CCT 8.4
Una vez obtenido Feγ, si seguimos disminuyendo la temperatura, la red se va
contrayendo hasta llegar a los 9120C, donde sufre un aumento brusco de volumen,
debido a un nuevo cambio alotrópico en Feα, que tiene una estructura BCC de
parámetro medio de red a = 2.9 Å . El Feα, porabajo de 7700C se vuelve magnético.
8.2 Diagrama hierro carbono. Constituyentes simples
La Fig. 8.4 representa la parte de interés del diagrama Fe-C.
Como se observa se superponen dos diagramas, uno seria el de Fe-Fe3C y otro el de
Fe-Grafito. En realidad el diagrama estable es el de hierro-grafito, pero para
enfriamientos normales y fundamentalmente para aleaciones con menos del 2%C...