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ıllı Diagrama hierro-carbono wiki: info, historia y vídeos

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salud  Diagrama hierro-carbono 


wikiZona hasta seiscientos sesenta y siete por ciento de carbono del diagrama de equilibrio metaestable hierro-carbono.

En el diagrama de equilibrio o bien diagrama de fases hierro-carbono (Fe-C) (asimismo diagrama hierro-carbono), se representan las transformaciones que padecen los aceros al carbono con la temperatura, aceptando que el calentamiento (o bien enfriamiento) de la mezcla se efectúa muy de manera lenta, de modo tal que los procesos de difusión (homogeneización) tengan tiempo para completarse. Dicho diagrama se consigue experimentalmente identificando los puntos críticos —temperaturas a las que se generan las consecutivas transformaciones— por distintos métodos.



Microconstituyentes


El hierro puro está presente en 3 estados alotrópicos conforme se acrecienta la temperatura desde la temperatura ambiente:



  • Hasta los novecientos once °C (temperatura crítica AC3), el hierro ordinario cristaliza en el sistema cúbico centrado en el cuerpo y recibe la denominación de hierro a (alfa) o bien ferrita. Es un material maleable y dúctil, responsable de la buena forjabilidad de las aleaciones con bajo contenido en carbono y es ferromagnético hasta los setecientos setenta °C (temperatura de Curie a la que pierde dicha cualidad; se acostumbra a llamar asimismo AC2). La ferrita puede disolver pequeñas cantidades de carbono.
  • Entre novecientos once y mil cuatrocientos °C cristaliza en el «sistema cúbico de caras centradas» y recibe la denominación de hierro ? (gamma) o bien austenita. Dada su mayor compacidad la austenita se desfigura con mayor sencillez y es paramagnética.
  • Entre mil cuatrocientos y mil quinientos treinta y ocho °C cristaliza nuevamente en el «sistema cúbico de cuerpo centrado» y recibe la denominación de hierro d (delta), que es en esencia exactamente el mismo hierro alfa mas con un factor de red mayor por efecto de la temperatura.

A mayor temperatura, el hierro se halla en estado líquido.


Si se agrega carbono al hierro, aumenta su grado de macicez y sus átomos podrían situarse sencillamente en los intersticios de la red cristalina de este último; no obstante, en los aceros aparece combinado formando carburo de hierro (Fe3C), esto es, un compuesto químico definido que recibe la denominación de cementita, de tal modo que los aceros aleados al carbono están constituidos verdaderamente por ferrita y cementita.


Transformación de la austenita

Zona de los aceros (hasta un dos por ciento de carbono) del diagrama de equilibrio metaestable hierro-carbono. Puesto que, en los aceros, el carbono se halla formando carburo de hierro, se han incluido, en abscisas, las escalas de los porcentajes en peso de carbono y de carburo de hierro (en azul).

El diagrama de fases Fe-C muestra 2 composiciones singulares:



  • Una mezcla eutéctica (composición para la que el punto de fusión es mínimo) que se llama ledeburita y que contiene un cuarenta y tres de carbono (seiscientos cuarenta y cinco por ciento de cementita). La ledeburita aparece como uno de los constituyentes de la aleación cuando el contenido en carbono supera el dos por ciento (zona del diagrama no mostrada) y es la encargada de la mala forjabilidad de la aleación marcando la frontera entre los aceros con menos del dos por ciento de C (forjables) y las fundiciones con porcentajes de carbono superiores (no forjables y elaboradas por moldeo). De esta forma, se observa que, sobre la temperatura crítica A3, los aceros están constituidos solo por austenita, una disolución sólida de carbono en hierro ?, y su microestructura en condiciones de enfriamiento lento va a depender en consecuencia de las transformaciones que padezca esta.


  • Una mezcla eutectoide en la zona de los aceros equivalente al eutéctico mas en el estado sólido, donde la temperatura de transformación de la austenita es mínima. El eutectoide contiene un 0.80 por ciento de C (ciento treinta y cinco por ciento de cementita) y se llama perlita. Está constituida por capas alternas de ferrita y cementita, siendo sus propiedades mecánicas medias entre las de las dos.

La existencia del eutectoide deja distinguir 2 géneros de aleaciones de acero:



  • Aceros hipoeutectoides (contenido de C menor de 0.80 por ciento ). Al enfriarse bajo la temperatura crítica A3 empieza a precipitar la ferrita entre los granos de austenita y al lograr la temperatura crítica A1 la austenita sobrante se convierte en perlita. Se consigue en consecuencia, a temperatura entorno, una estructura de cristales de perlita embebidos en una matriz de ferrita.
  • Aceros hipereutectoides (contenido de C mayor de 0.80 por ciento ). Al enfriarse bajo la temperatura crítica precipita el carburo de hierro resultando a temperatura entorno cristales de perlita embebidos en una matriz de cementita puesto que este es un tratamiento térmico y su temperatura se eleva hasta dicha temperatura.

Otros microconstituyentes


Las texturas básicas descritas (perlíticas) son las conseguidas enfriando de manera lenta aceros al carbono, no obstante, alterando las condiciones de enfriamiento (base de los tratamientos térmicos) es posible conseguir estructuras cristalinas diferentes:



  • La martensita es el constituyente propio de los aceros temperados y se consigue de forma prácticamente instantánea al enfriar de manera rápida la austenita. Es una solución saturada de carbono en hierro alfa con tendencia, cuanto mayor es la cantidad de carbono, a la substitución de la estructura «cúbica centrada en el cuerpo» por «tetragonal centrada en el cuerpo». Tras la cementita (y los carburos de otros metales), es el constituyente más duro de los aceros.
  • Las velocidades medias de enfriamiento dan sitio a la bainita, estructura afín a la perlita formada por agujas de ferrita y cementita mas de mayor ductilidad y resistencia que aquella.
  • También se puede conseguir austenita por enfriamiento veloz de aleaciones con elementos gammágenos (que favorecen la estabilidad del hierro ?) como el níquel y el manganeso; tal es el caso, por poner un ejemplo, de los aceros inoxidables austeníticos.

Antaño se identificaron asimismo la sorbita y la troostita que han resultado ser realmente perlitas de pequeñísima distancia interlaminar con lo que dichas denominaciones han caído en desuso.



  1. ?Convencionalmente, al subíndice del punto crítico le acompaña una letra que señala si la temperatura se ha determinado a lo largo del enfriamiento (r, del francés refroidissement) o bien el calentamiento (c, del francés chauffage), en tanto que por fenómenos de segregación de los nanotubos de carbono de histéresis difieren los valores numéricos.


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