Cuando el acero con constitución austenica, se enfría lentamente, la austenita se transforma en distintos productos; así por ejemplo, si el acero es hipoeutectoide la austenita sé transforma inicialmente en ferrita hasta la temperatura eutectoide, a la cual la austenita remanente se transforma en perlita. La micro estructura final será perlita y ferrita proeutectoide en una proporción que depende de la composición y la velocidad de enfriamiento.
Si el acero es de composición eutectoide, la austenita se transforma completamente en perlita; si la composición hipereutectoide se obtiene cementita proeutectoide y perlita como producto de la transformación. Cuando la velocidad de enfriamiento aumenta, la morfología de la ferrita y la cementita proeutectoide cambia y la perlita se hace más fina. A una velocidad elevada, los anteriores constituyentes desaparecen súbitamente a una velocidad de enfriamiento crítico, y aparece una estructura nueva más dura que es la martensita.
Estos productos, obtenidos por enfriamiento rápido, son meta estables desde un punto de vista termodinámico de gran utilidad para la ingeniería debido a sus propiedades.
Tablas de Interes:
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ResponderBorrarFASES DIAGRAMA HIERRO CARBONO
ResponderBorrar1. - Fase austenítca (0 hasta 2,1%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, como lo muestra la Figura 3.0 La cantidad de carbono disuelto, varía de 0 a 2.1 % C que es la máxima solubilidad a la temperatura de 1130 °C.
La austenita está formada por cristales cúbicos centrados en las caras estructura (FCC),
2.- Microestructura interna de la austenita
Estructura típica de la austenita (FCC)
2.1.- Micrografía interna de la fase austenítica
Propiedades:
Baja temperatura de fusión.
Baja tenacidad.
Excelente soldabilidad.
No es magnética.
3.- Fase ferrítica.
Ferrita alfa α (0 hasta 0,022%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, como se puede observar en la Figura 4.0 donde se tiene un acero con bajo porcentaje de carbono.
La máxima solubilidad es 0,022% de C a 727°C, y disuelve sólo 0,008% de C a temperatura ambiente.
Microestructura interna de la ferrita
Estructura de una matriz de acero completamente ferritica.
La ferrita experimenta a 912°C una transformación polimórfica a austenita FCC o hierro γ.
La ferrita δ es como la ferrita α, y sólo se diferencian en el tramo de temperaturas en el cual existen.
Ferrita delta δ (0 hasta 0,09%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 0.007% a 1487ºC.
La ferrita experimenta a 912°C una transformación polimórfica a austenita FCC o hierro γ. No posee una importancia industrial relevante. A partir de 1537ºC se inicia la fusión del Fe puro.
Propiedades:
Muy blanda.
Estructura cristalina BCC
Es magnética.
Muy poca posibilidad de disolución del carbono.
4.- Fase cementita (0,022% a 6,67%C).
ResponderBorrarSe forma cementita (Fe3C) cuando se excede el límite de solubilidad del carbono en ferrita α por debajo de 727°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.
Microestructura interna de la cementita
Las zonas oscuras corresponde a cementita que es el mayor constituyente en la fundición blanca, las zonas claras corresponden a perlita.
La cementita se presenta de forma oscura al ser observada al microscopio como se puede ver en la Figura 5.0. 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 durante varios años, 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.
Propiedades:
Alta dureza.
Muy frágil.
Alta resistencia al desgaste.
5.- 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.
Microestructura interna de la ledeburita
Microestructura de la Ledeburita, microconstituyente eutéctico, en una fundición blanca típica.
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.
6.- Fase perlita.
Es la mezcla eutectoide que contiene 0,77 por ciento de C y se forma a 727°C a un enfriamiento muy lento. Es una mezcla muy fina, tipo placa o laminar de ferrita y cementita. Se le da este nombre porque tiene la apariencia de una perla al observarse microscópicamente a pocos aumentos.
Aleación Fe - %C, (bajo %C) las zonas oscuras corresponden a perlita y las claras a ferrita, en mayor proporción por ser un acero de bajo carbono.
Microestructura interna de la perlita
Cuando esta estructura laminar es muy fina (las láminas son muy delgadas) la perlita se ve al microscopio óptico como negra. Sin embargo ambas fases, ferrita y cementita en condiciones normales de ataque son blancas. El color oscuro o negro lo producen el gran número de límites de grano existentes entre la matriz ferrítica y las láminas de cementita. Se comprende que cuanto más anchas sean las láminas (se habla entonces de perlita abierta o basta) la tonalidad se irá aclarando hasta poder distinguirse las distintas láminas, no por ello la perlita pierde su carácter de microconstituyente.
Hay dos tipos de perlita:
Perlita fina: dura y resistente.
Perlita gruesa: menos dura y más dúctil.
La perlita gruesa es más dúctil que la perlita fina a consecuencia de la mayor restricción de la perlita fina a la deformación plástica. Mecánicamente las perlitas tienen las propiedades intermedias entre la blanda y dúctil ferrita y la dura y quebradiza cementita.
7.- Fase grafito.
ResponderBorrarCuando las aleaciones hierro carbono, exceden el 2% de carbono se tiende a formar grafito, en la matriz de la aleación. Es especialmente cierto en la fundición gris, donde el grafito aparece en forma de escamas y es una característica predominante de la microestructura. En la Figura se observa la una forma típica del grafito, la cual muestra la formación de este en forma de esferas.
Aleacion Fe-C, fundición nodular donde sobresalen las esferas o nodulos de grafito.
Es bastante duro, por lo que una cantidad elevada de grafito hace que la aleación sea muy dura pero a la vez, muy frágil, además los copos de grafito imparten una buena maquinabilidad actuando como rompe virutas, y también presentan una buena capacidad de amortiguación.
El grafito tipo A: es obtenido cuando son utilizadas bajas velocidades de solidificación. Una fundición que presente este tipo de grafito adquiere propiedades como superficie mejor acabadas, respuesta rápida a algunos tratamientos térmicos, baja dureza, alta tenacidad y alta ductilidad.
El grafito tipo B: se presenta en una fundición que presenta una composición casi eutéctica.
El grafito tipo C: aparece en hierros hipereutécticos, preferiblemente con altos contenidos de carbono.
Los grafitos tipo D y E: se forman cuando las velocidades de enfriamiento son altas pero no tan altas como para formar carburos. Sus propiedades son alta dureza y resistencia a la tracción, baja ductilidad y baja tenacidad.7.- Fase grafito.
Cuando las aleaciones hierro carbono, exceden el 2% de carbono se tiende a formar grafito, en la matriz de la aleación. Es especialmente cierto en la fundición gris, donde el grafito aparece en forma de escamas y es una característica predominante de la microestructura. En la Figura se observa la una forma típica del grafito, la cual muestra la formación de este en forma de esferas.
Aleacion Fe-C, fundición nodular donde sobresalen las esferas o nodulos de grafito.
Es bastante duro, por lo que una cantidad elevada de grafito hace que la aleación sea muy dura pero a la vez, muy frágil, además los copos de grafito imparten una buena maquinabilidad actuando como rompe virutas, y también presentan una buena capacidad de amortiguación.
El grafito tipo A: es obtenido cuando son utilizadas bajas velocidades de solidificación. Una fundición que presente este tipo de grafito adquiere propiedades como superficie mejor acabadas, respuesta rápida a algunos tratamientos térmicos, baja dureza, alta tenacidad y alta ductilidad.
El grafito tipo B: se presenta en una fundición que presenta una composición casi eutéctica.
El grafito tipo C: aparece en hierros hipereutécticos, preferiblemente con altos contenidos de carbono.
Los grafitos tipo D y E: se forman cuando las velocidades de enfriamiento son altas pero no tan altas como para formar carburos. Sus propiedades son alta dureza y resistencia a la tracción, baja ductilidad y baja tenacidad.