Guia Diagrama Hierro Carbono

Tratamiento de los Metales
Guía: Diagrama Hierro-Carbono
INTRODUCCIÓN
Las aleaciones Hierro - Carbono y sus distintas ―formas‖ en función de la temperatura están representadas en lo que se llama el ―Diagrama de Equilibrio de Fases Sistema “Hierro Carbono”. En el diagrama Fe-C, se diferencian los aceros y las fundiciones, con los porcentajes de carbono medidos en peso. La parte entre el 6.70 %de C y el 100 % de C (grafito puro) no es importante desde el punto de vista tecnológico y no se va a estudiar
En este diagrama vemos lo siguiente. El punto de fusión del hierro puro (0% C) es 1539º C y luego al agregar carbono disminuye el punto de fusión de la aleación hasta llegar a 1130º C cuando contiene 4.3% Carbono y luego con mayor cantidad de carbono vuelve a subir el punto de fusión.Por esa razón ese punto mínimo se llama ―eutéctico‖ del griego ―fácil fusión‖ y es muy importante para poder licuar el metal y verterlo en moldes.
Otro aspecto importante es el que se refiere a la máxima solubilidad de carbono en la red de hierro (sólido) que se produce a 1148º C y es de 2.11% C. Nótese que el hierro entre la temperatura 1394º y 912º C, se llama hierro gama y corresponde a la formacristalina cúbica centrada en la cara (fcc). El hierro en esa forma cristalina tiene los huecos o intersticios más grandes en la red, pudiendo así acomodar los átomos de carbono con distorsión no tan pronunciada como es el caso de la forma cristalina cúbica centrada en el cuerpo llamada hierro alfa, razón por la cual el Fe γ disuelve mayor cantidad de carbono que el Fe α. Esta disolución serefiere a aceptar el carbono en su red y formar una fase totalmente homogénea. Se puede introducir más carbono en el hierro líquido pero al enfriar, éste expulsa el exceso de carbono de la red ya sea en forma de carbono puro (forma cristalina compleja llamada grafito) u otras veces en forma de un compuesto de hierro rico en carbono, un carburo muy duro llamado cementita con la siguiente fórmula químicaFe3C.
El diagrama muestra que el exceso de carbono puede precipitar en dos formas, y esto es lo que está representado en el diagrama, la línea de segmentos se refiere a cuando precipita grafito y la línea sólida a cuando precipita Fe3C. El sistema Fe-Fe3C es muy importante, porque cuando hay menos cantidad de carbono, menos de 2% las aleaciones contienen el carbono en forma de cementita yreciben el nombre de ACEROS y son posibles de deformar sin quebrarse. Cuando tienen mayor cantidad de carbono reciben el nombre de FUNDICIONES, en ellas el carbono en exceso precipita como grafito y aún más como láminas o escamas de grafito que interrumpen la red de hierro, tornándolos quebradizos
Pero aún en las fundiciones el proceso de precipitación del carbono a grafito requiere tiempo, o sea, unenfriamiento más o menos lento, de lo contrario se produce “fundición blanca”, en ella el exceso de carbono está en forma de cementita. Cuando el carbono está en forma de grafito se llama “Fundición Gris”.
Este efecto del tiempo sobre las formas de distribución del carbono son muy importantes en el acero, pues en ellas se basa el endurecimiento del acero por templado o enfriamiento rápido. Secalienta el acero en el rango austenítico y luego se enfría bruscamente en agua o aceite, con ello en todas las partes que se enfriaron suficientemente rápido el carbono no tiene tiempo de salir de la red del hierro y queda aprisionado en exceso en la red de ferrita, esta ferrita con exceso de carbono se llama Martensita (en honor a Martens) y la dureza del acero se debe a la distorsión producida porel exceso de carbono, ya que la solubilidad máxima por el carbono en la ferrita es de solo 0.02% C. Por otro lado si se vuelve a calentar este acero templado o martensítico, empieza a salir el carbono lentamente, esto se llama revenido y se hace para disminuir la dureza del acero y no dejarlo tan frágil (o quebradizo) pudiendo llegar a obtener Ferrita + Cementina Globular.
Históricamente, el...