Diagrama de Fases Fe-C: Propiedades del Hierro y el Carbono, Apuntes de Materiales

¡Descarga Diagrama de Fases Fe-C: Propiedades del Hierro y el Carbono y más Apuntes en PDF de Materiales solo en Docsity!

EEBE 2020-

FASES DEL

DIAGRAMA

FERRO-CARBONI

EEBE 2020-

Fases del diagrama de fases Fe-C

El ferro pur presenta tres estats al·lotròpics a mesura que s'incrementa la temperatura des de la temperatura ambient:

Fins als 911 ° C (temperatura crítica AC3), el ferro ordinari, cristal·litza en el sistema cúbic de cos centrat (BCC) i rep la denominació de ferro α o ferrita. La ferrita pot dissoldre petites quantitats de carboni.

Entre 911 i 1.400 ° C cristal·litza en el sistema cúbic de cares centrades (FCC) i rep la denominació de ferro γ o austenita.

Entre 1.400 i 1.538 ° C cristal·litza de nou en el sistema cúbic de cos centrat (BCC) i rep la denominació de ferro δ o ferrita .

A major temperatura el ferro es troba en estat líquid. Si s'afegeix carboni al ferro, els seus àtoms podrien situar-se simplement en els instersticis de la xarxa cristal·lina del ferro.

EEBE 2020-

Fases del diagrama de fases Fe-C

A més d'aquests, existeixen altres dos constituents: la ledeburita i la perlita.

La primera és el nom que es dóna a la composició eutètica sòlida; es presenta únicament en les foses férriques i, després de la transformació que es duu a terme en refredar-se a la temperatura ambient, adquireix un aspecte clapejat: ledeburita transformada, que consisteix en colònies de perlita en una xarxa contínua (anomenada matriu) de cementita.

La perlita és un constituent molt important que es troba tant en l'acer com en el ferro colat. La perlita té valors de duresa i ductilitat intermedis als de la ferrita i la cementita.

Altres components

EEBE 2020-

Nom Mescla Rang d'estabilitat (ºC) Morfologia

Perlita Fe + Fe 3 C < 738

Ledeburita

Austenita

Fe 3 C

738 x

Ledeburita transformada

Fe 3 C

Perlita (Fe + Fe 3 C)

< 738

Fases del diagrama de fases Fe-C

Altres components

EEBE 2020-

Diagrama de fases Fe-C

FORMES DEL CARBONI

Substància Estructura cristallina Nom Rang^ d'estabilitat (ºC) unitariaCel·la Morfologia

C HCP Grafit

Fe 3 C Ortorròmbic Cementita

EEBE 2020-

CEMENTITA – CARBUR DE FERRO – Fe 3 C

La cementita o carbur de ferro és un material que es produeix per efecte de l'excés de carboni sobre el límit de solubilitat. Si bé la composició química de la cementita és Fe 3 C, l’estructura cristal·lina és del tipus ortoròmbica, amb 12 àtoms de ferro i 4 àtoms de carboni per cel·la.

L'estructura cristal·lina de la cementita és molt complexa. El cristall està constituït per una sèrie d'octàedres d’àtoms de ferro. Dins de cada octàedre hi ha un àtom de carboni. Com cada àtom de ferro pertany a dos octàedres, quan el carboni ocupa tots els octàedres, la fórmula del compost correspon a la relació estequiomètrica de Fe:C = 3:1.

Fases del diagrama de fases Fe-C

EEBE 2020-

Fases del diagrama de fases Fe-C

Les textures bàsiques descrites (perlítiques) són les obtingudes refredant lentament acers al carboni, no obstant això modificant les condicions de refredament (base dels tractaments tèrmics) és possible obtenir estructures cristal·lines diferents:

Dins d’aquestes estructures cristal·lines, la martensita és el constituent típic dels acers trempats i s'obté de forma gairebé instantània en refredar ràpidament l'austenita.

És una solució sobresaturada de carboni en ferro alfa amb tendència, com més gran és el carboni, a la substitució de l'estructura cúbica centrada en el cos per tetragonal centrada en el cos. Després de la cementita és el constituent més dur dels acers.

Fase de no-equilibri

EEBE 2020-

Fase de no-equilibri

Substància Estructuracristallina Nom

Rang d'estabilitat (ºC)

Cel·la unitaria Microestrutura

Tetragonal de cos centrat (BCT)

Martensita

Fases del diagrama de fases Fe-C