Sistema heierro

DIAGRAMA DE FASES DEL SISTEMA HIERRO-CARBONO El hierro y el carbono constituyen aleaciones únicamente hasta un 6,67% en peso de carbono. Con esta concentración y con concentraciones superiores se cra un compuesto químico denominado cementita (Fe3C) que no tiene propiedades metálicas. Por lo tanto, únicamente se estudia el diagrama hasta esa proporción.En la solidificación aparece una soluciónsólida llamada austenita para proporciones inferiores al 1,76% de carbono, y con un 4,30% se crea un eutéctico llamado ledeburita. Ésto provoca la primera clasificación del sistema hierro-carbono: se habla de aceros si la proporción de carbono es inferior a 1,76%, y de fundiciones para proporciones entre 1,76 y 6,67%. |
La austenita también se llama hierro-γ, y tiene una red cúbica centrada en lascaras (FCC) que en su interior admite átomos de carbono. Pero cuando se contrae la red al disminuir la temperatura, disminuye la solubilidad como ya sabemos, y se expulsa el carbono sobrante en forma de cementita. Cuando la temperatura baja hasta 723° C el hierro sufre un cambio alotrópico y su red se transforma en cúbica centrada en el cuerpo (BCC), que no acepta apenas átomos de carbono en suseno; entonces el hierro se denomina ferrita o hierro-α. Este cambio de solubilidad en estado sólido conlleva la formación de un eutectoide llamado perlita con una concentración de 0,89% de carbono que está formado por láminas de ferrita y de cementita.

 
A los aceros que tienen una proporción menor que 0,89% de carbono se les denomina hipoeutectoides, y si tienen entre 0,89 y 1,76% de carbono,hipereutectoides.
 
Recopilando todo, el diagrama del sistema hierro-carbono tiene este aspecto:

CAPÍTULO 6: ALEACIONES HIERRO - CARBONO (Diagrama Hierro - Carbono)
6.1. INTRODUCCIÓN
Todas las posibles aleaciones Hierro - Carbono y sus “formas” con la temperatura están
representadas en lo que se llama el “Diagrama de Equilibrio de Fases Sistema “Hierro
Carbono”. (ver gráfico). Con laporción del Diagrama hasta 5% en peso del carbono.
En este diagrama vemos lo siguiente. El punto de fusión del hierro puro (0% C) es
1538º C y luego que se agrega carbono disminuye el punto de fusión de la aleación
hasta llegar a 1154º C cuando contiene 4.3% Carbono (ó 4.26%C) 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 forma
cristalina de cubo de caras centradas. El hierroen esa forma cristalina tiene los huecos
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 cubo de cuerpo centrado
llamada hierro alfa, razón por la cual el Feγ disuelve mayor cantidad de carbono que el
Feα. Esta disolución se refiere a aceptar el carbono en su red y formar una fase
totalmentehomogénea, tal como la disolución de la sal en el agua. 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 química Fe3C. Esto es igual queal enfriar
una solución de agua con sal, ésta alcanza el límite de solubilidad de la sal con el agua,
ya que ésta disminuye con la temperatura, y la sal precipita al ser expulsada de la
solución.
Aquí vemos 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...