Diagrama de fase hierro-carburo de hierro

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL[pic 1]

NOMBRES Y APELLIDOS: 

MARIA BELEN CASTRO RUIZ

LUIS ALBERTO LEÓN BURGOS  (GRUPO 5) 

GRUPO: # 4

FECHA: Viernes, 24 de enero del 2017[pic 2]

TEMA: DIAGRAMA DE FASE HIERRO – CARBURO DE HIERRO.

INTRODUCCION.

En el diagrama de equilibrio o de fases Fe-C, se representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse.

Uno de los materiales de fabricación y construcción más versátil, más adaptable y más ampliamente usado es el ACERO. A un precio relativamente bajo, el acero combina la resistencia y la posibilidad de ser trabajado, lo que se presta para fabricaciones mediante muchos métodos. Además, sus propiedades pueden ser manejadas de acuerdo a las necesidades específicas mediante tratamientos con calor, trabajo mecánico, o mediante aleaciones. Los materiales No Ferrosos son: aluminio, magnesio, zinc, cobre, plomo y otros elementos metálicos. Las aleaciones como el latón y el bronce, son una combinación de algunos de estos metales y se les denomina aleaciones No ferrosas.

Diagrama Hierro  – Carbono (Fe-C)

El diagrama hierro-carburo se acostumbra representar hasta la porción de interés que contiene 6.67%de carbono. El carburo de hierro se descompone en tiempos muy intensos y esta descomposición gradual lleva a la generación de hierro y carbono en forma de grafito.

En el diagrama también aparecen las diferentes formas  alotrópicas del  hierro sólido, BCC y FCC, a distintas temperaturas:

Hierro alfa (α): Su estructura cristalina es BCC con una distancia interatómica de 2.86 Å. Su temperatura va desde 0º- 910ºC, es relativamente blanda, prácticamente no disuelve en carbono.

Hierro gamma (γ): También conocida como Austenita. Se presenta de 723 ºC a 1492 ºC. Cristaliza en la estructura cristalina FCC con mayor volumen que la estructura hierro alfa. Disuelve fácilmente en carbono (más deformable que la ferrita).

Sus propiedades mecánicas dependen del contenido de carbono, pero podríamos dar como valores medios representativos: Una dureza de 300HB, una carga de rotura de 900MPa a 1100 MPa y alargamientos comprendidos entre 30 y 60%.

Hierro delta (δ): Está localizada desde 1400 ºC y presenta una reducción en la distancia interatómica que la hace retornar a una estructura cristalina BCC. Su máxima solubilidad de carbono es 0.08% a 1492 ºC. No posee una importancia industrial relevante. A partir de 1539 ºC se inicia la fusión del Hierro puro.

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Fases Del Diagrama Hierro Carbono.

Fase Austenítica (0% hasta 1,76% C)

La austenita es el constituyente más denso de los aceros y está formado por una solución sólida por inserción de carbono en hierro gamma. La cantidad de carbono disuelto, varía de 0% a 1,76%, que es la máxima solubilidad de carbono en esta fase a temperaturas de 1130 °C. La austenita no es estable a la temperatura ambiente pero existen algunos aceros al cromo-níquel denominados austeníticos cuya estructura es austenita a temperatura ambiente.

La austenita presenta las siguientes características:[pic 4]

• Baja temperatura de fusión.
• Buena tenacidad.
• Excelente soldabilidad.
• No es magnética.

Ferrita alfa α (0% hasta 0,025%C)

Es el nombre dado a la solución sólida α. Su estructura cristalina es BCC con una distancia interatómica de 2.86 Å. Prácticamente no disuelve en carbono, donde se tiene un acero con bajo porcentaje de carbono.

La máxima solubilidad es 0,025% C a 723 °C, y disuelve sólo 0,008% de C a temperatura ambiente. 

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Ferrita delta δ (0% hasta 0,08%C).

Se inicia a los 1400ºC y presenta una reducción en la distancia interatómica que la hace retornar a una estructura cristalina BCC. Su máxima solubilidad de carbono es 0.08% a 1492ºC. Las características de la ferrita δ son:

• Muy blanda.
• Estructura cristalina BCC
• Es magnética.
• Muy poca posibilidad de disolución del carbono.
• No posee una importancia industrial relevante. A partir de 1538ºC se inicia la fusión del Fe puro.

La ferrita δ es como la ferrita α, sólo se diferencian en el tramo de temperaturas en el cual existen.

Fase Cementita (0,025% hasta 6,67%C)

Se forma cementita (Fe3C) cuando se excede el límite de solubilidad del carbono en ferrita α por debajo de 723°C (la composición está comprendida en la región de fases α+Fe3C). La cementita, desde el punto de vista mecánico, es dura y frágil, y su presencia aumenta considerablemente la resistencia de algunos aceros.

La cementita se presenta de forma oscura al ser observada al microscopio como se puede ver en la Figura. Estrictamente hablando, la cementita es sólo metaestable; esto es, permanece como compuesto a temperatura ambiente indefinidamente. Pero si se calienta entre 650 y 700°C, cambia gradualmente o se transforma en hierro α y carbono, en forma de grafito, que permanece al enfriar hasta temperatura ambiente. Es decir, el diagrama de fases no está verdaderamente en equilibrio porque la cementita no es un compuesto estable. Sin embargo, teniendo en cuenta que la velocidad de descomposición de la cementita es extraordinariamente lenta, en la práctica todo el carbono del acero aparece como Fe3C en lugar de grafito y el diagrama de fases hierro-carburo de hierro es, en la práctica, válido.

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Fase Ledeburita

La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% de carbono.

La ledeburita se forma al enfriar una fundición líquida de carbono (de composición alrededor del 4.3% de C) desde 1130ºC, siendo estable hasta 723ºC, descomponiéndose a partir de esta temperatura en ferrita y cementita. Está formada por 52% de cementita y 48% de austenita. La ledeburita no existe a temperatura ambiente en las fundiciones ordinarias debido a que en el enfriamiento se transforma en cementita y perlita; sin embargo en las fundiciones se puede conocer las zonas donde existió la ledeburita por el aspecto eutéctico con que quedan las agrupaciones de perlita y cementita. 

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