Rememoración Tipos de diagramas de fases Reacciones comunes Ley de Gibbs Regla de la Palanca

Diagramas de fases Objetivos Tema V Diagramas de fases Objetivos Relacionar el comportamiento y propiedades de los metales con el diagrama de fases que presentan. Predecir las estructuras a obtener a partir de la evolución térmica y temporal del metal.

Tema V Diagramas de fases Conferencia 8 Sumario Diagrama de equilibrio Fe-C. Líneas y temperaturas críticas. Aleaciones Fe-C.. Aleaciones ferrosas (aceros y fundiciones). Bibliografía Básica : Callister, pp 274-288 Metalografía , Guliaev pp 157-164

Diagrama Fe-C

HIERRO PURO HIERRO  CCC HIERRO  FCC – no magnética HIERRO  CCC - magnética

Solución líquida homogénea de Líquido Solución líquida homogénea de Fe-C Compuesto químico Cementita - Fe3C Soluciones sólidas intersticiales De C en Fe() De C en Fe() – Austenita De C en Fe() – Ferrita Mezclas Mecánicas Eutéctica (Austenita + Cementita) Ledeburita Eutectoide (Ferrita + Cementita) Perlita

Fe Puro /Formas Alotrópicas FERRITA AUSTENITA

Temperaturas y concentraciones características del diagrama

Transformaciones isotérmicas Línea típica de transformación peritéctica a 1499 o C  L +    Línea ECF de transformación eutéctica a 1147 o C  L  Led( + Fe3C) Línea PSK de transformación eutectoide a 727 o C    P( + Fe3C)

PERITECTICA L +   

EUTECTICA LEDEBURITICA L  LED( + Fe3C)

EUTECTOIDE PERLITICA   P( + Fe3C)

MICROESTRUCTURAS / EUTECTOIDE

Estructura Ferrita + Perlita Carbono = 0,02- 0,8 % MICROESTRUCTURAS /HIPOEUTECTÓIDE Carbono = 0,02- 0,8 % Estructura Ferrita + Perlita Las cantidades de ferrita y perlita varian conforme al % de carbono y se determinan por la Regla de la Palanca

% C

Estructura cementita+ Perlita MICROESTRUCTURAS /HIPEREUTECTÓIDE Carbono = 0,8-2,06 % Estructura cementita+ Perlita Las cantidades de cementita y perlita varian conforme al % de carbono y se calculan por la Regla de la Palanca

Red de cementita alrededor de granos de perlita

Influencia del carbono en las propiedades mecánicas del acero

EL DIAGRAMA DE FASES HIERRO - CARBURO DE HIERRO (Fe-Fe3C) RESUMEN EL DIAGRAMA DE FASES HIERRO - CARBURO DE HIERRO (Fe-Fe3C) Temperatura, ºC Composición, %p C 1 2 3 4 5 6 6,7 1600 1400 1200 1000 800 600 400 Fe ACEROS 0,08 ≤ %C ≤ 2,11 1538 ºC HIERROS FUNDIDOS %C ≥ 2,11 A L B J  + Fe3C γ + Fe3C γ, austenita  + γ  δ 1394 ºC Liquidus N Liquidus D γ + L C E L + Fe3C Solidus F 2,14 4,30 1148 ºC Acm Fe3C 912 ºC G A3 727 ºC K P S A1 0,76 0,022 Q

El DIAGRAMA DE EQUILIBRIO HIERRO-CARBONO Fe-δ (CCC) Temperatura,ºC Composición, %p C 1 2 3 4 5 6 6,7 1600 1400 1200 1000 800 600 400 A Transformaciones del Fe PURO L 1538 ºC →L (FUSION) Liquidus 1394 ºC Solidus Liquidus B A D E γ + L Fe-γ (CFC) C L + Fe3C B → γ, austenita F 2,14 Solidus 4,30 1148 ºC Temperatura, ºC AUSTENITA CFC Não-magnética 912 ºC → CEMENTITA Frágil Resistente Acm γ + Fe3C Fe3C, cementita G REAÇÃO EUTÉTICA (1148ºC) L(4,3%p) (2,14%p) + Fe3C(6,7%p) A3 G  + γ S FERRITA CCC Boa plasticidade A1 727 ºC P K REAÇÃO EUTETÓIDE (727ºC) (0,76%p) (0,022%p) + Fe3C(6,7%p) Fe- (CCC) , ferrita 0,76 Q tempo 0,022 %p C(Fe3C) = mC/(mC + mFe) = 12(12 + 3 x 55,8) = 6,7  + Fe3C Q

REACCIONES EM LA FAJA DE COMPOSICIÓN DE LOS ACEROS Temperatura, ºC Composición, %p C 1 2 3 4 5 6 6,7 1600 1400 1200 1000 800 600 400 4,30 2,14 0,76 0,022 912 ºC 1394 ºC 1538 ºC 727 ºC resfriamento calentamiento γ(0,76 %p C) (0,022 %p C) + Fe3C( 6,7 %p C) REACCIÓN EUTECTOIDE DE LOS ACEROS (a 727 ºC) L  + Fe3C γ + Fe3C γ + L L + Fe3C γ, austenita  + γ  δ Fe3C  + Fe3C  0,76 727 ºC γ + Fe3C  + γ γ 0,022 Fe3C, cementita

ACERO EUTECTOIDE (0,76%p C) Temperatura (ºC) 1,0 2,0 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Composición, %p C ACERO EUTECTOIDE (0,76%p C) γ γ + Fe3C REACCIÓN EUTECTOIDE γ  + γ 727 ºC C = 0,022 CFe3C = 6,7 Fe3C   PERLITA 0,76  + Fe3C 6,7

ACERO EUTECTOIDE: PERLITA Cementita Ferrita PERLITA

Desarrollo de las microestructuras en aleaciones Fe-C Mecanismo de formación de la PERLITA a partir de la AUSTENITA: C  Dirección del crecimiento de la perlita C C Fe3C  C C C Fe3C γ  C

ACERO HIPOEUTECTOIDE (<0,76%p C) Temperatura (ºC) 1,0 2,0 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Composición, %p C ACERO HIPOEUTECTOIDE (<0,76%p C) γ γ γ + Fe3C REACCIÓN EUTECTOIDE γ   + γ 727 ºC γ  pro-eutectoide γ PERLITA = Fe3C + -eutectoide  + Fe3C C0 6,7

ACERO HIPOEUTECTOIDE: PERLITA + FERRITA PRO-EUTECTOIDE Acero hipoeutectoide con 0,38 %C. Ferrita pro-eutectoide (granos claros) y perlita (granos laminares) FERRITA PRO-EUTECTOIDE PERLITA

ACERO HIPEREUTECTOIDE Temperatura (ºC) 1,0 2,0 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Composición, %p C ACERO HIPEREUTECTOIDE (>0,76%p C) γ γ REACCIÓN EUTECTOIDE γ + Fe3C γ   + γ 727 ºC γ Fe3C pro-eutectoide γ PERLITA =  + Fe3C-eutectoide  + Fe3C 0,76 C0 6,7

ACERO HIPEREUTECTOIDE: PERLITA + CEMENTITA PRO-EUTECTOIDE Acero hipereutectoide con 1,4 %C. Perlita (granos laminares) y cementita pro-eutectoide (red clara en los contornos de la perlita) CEMENTITA PRO-EUTECTOIDE Esa red de cementita, dura y frágil, REDUCE LA TENACIDAD del material, favoreciendo la propagación de grietas. PERLITA

Desarrollo de las microestructuras en aleaciones Fe-C Microconstituyentes y fases formadas durante el enfriamiento en CONDICIONES DE EQUILIBRIO ACERO %p C Microconstituyentes Fases HIPOEUTECTOIDE < 0,76 FERRITA PRO-EUTECTOIDE + PERLITA FERRITA () y CEMENTITA (Fe3C) EUTECTOIDE = 0,76 PERLITA HIPEREUTECTOIDE > 0,76 CEMENTITA PRO-EUTECTOIDE + PERLITA

Estudio individual Preparación de la Clase Práctica