sábado, 3 de mayo de 2008

Diagrama FeC


Este es el Diagrama FeC en el cual en el eje 'x' se muestra el % de Carbono.

El hierro puro, al calentarse, experimenta dos cambios de la estructura cristalina antes de fundir. A temperatura ambiente se llama ferrita o hierro alpha y tiene la estructura BCC. A 912 ºC la ferrita se transforma a austenita FCC o hierro gamma. La austenita persiste hasta los 1394 ºC, temperatura a la cual se convierte a ferrita delta, BCC, que funde a 1538 ºC. Todos estos cambios aparecen a lo largo del eje vertical izquierdo del diagrama de fases (Línea A).

El eje 'x' sólo llega hasta 6,70% en peso de C, concentración que coincide con la del compuesto intermedio carburo de hierro o cementita (Fe3C), representado por una línea vertical en el diagrama de fases. Prácticamente todos los aceros y fundiciones tienen porcentajes inferiores a 6,70% C, por lo tanto sólo se considera este tramo.

El carbono es un soluto intersticial en el hierro y forma disoluciones sólidas con la ferrita alpha y delta y con la austenita.
En la ferrita alpha sólo son solubles pequeñas concentraciones (0,022% peso a 727 ºC). Esta fase es blanda y magnética por debajo de 768 ºC.
La austenita no es estable por debajo de los 727 ºC y la máxima solubilidad del carbono en la austenita es 2,11% a 1148 ºC, ya que las posiciones intersticiales en la estructura FCC tienen la forma adecuada para que al llenarse de átomos de carbono la deformación a los átomos de hierro vecinos sea mucho menor.
La ferrita delta es como la ferrita alpha, sólo se diferencian en el tramo de temperaturas en el cual existen. Como sólo existe a altas temperaturas no tiene importancia técnica.

Se forma cementita (Fe3C) cuando se excede el límite de solubilidad del carbono en ferrita alpha por debajo de 727 ºC (la composición está comprendida en la región alpha+Fe3C). La cementita es dura y frágil, y su presencia aumenta considerablemente la resistencia de los aceros. La cementita no es un compuesto estable, permanece como compuesto a temperatura ambiente indefinidamente pero si se caliente entre 650 y 700 ºC durante varios años, se transforma en hierro alpha y carbono, en forma de grafito.

Los puntos importantes son los siguientes:
  • Punto eutéctico. Ocurre para un contenido de 4,3% de C. En este punto la fase líquida se transforma a los 1130 ºC en fase gamma (austenita) y Fe3C (cementita 6,7% C)
  • Punto eutectoide. Ocurre para un contenido de 0,77% de C. En dicho punto la fase austenita se transforma a los 723 ºC en fase alpha (0,022% C) y Fe3C (cementita 6,7% C). Los aceros con un contenido en carbono inferior a 0,77 % se les denomina hipoeutectoides y los que contienen un contenido superior se les denomina hipereutectoides.