Son las aleaciones de mayor producción

Presentación del tema: "Son las aleaciones de mayor producción"— Transcripción de la presentación:

1 Son las aleaciones de mayor producción
Aceros Son las aleaciones de mayor producción Bibliografía Callister (cap. 10, 11, 13) Ashby-Jones (cap. 8, 11, 12, 13) Porter-Easterling (cap. 5, 6, microestructuras, tratamientos térmicos) Para profundizar Steels, Microstructure and Properties, R.W.K Honeycombe and H.K.D.H. Bhadeshia.

2 elemento muy abundante
Fe elemento muy abundante C el aleante más barato y efectivo para mejorar las propiedades mecánicas del Fe Fe - C acero (CC < ~1% -1,5%) fundición CC > 2%)

3 Diagrama de fases Fe-C Fe-C diagrama de equilibrio
Fe-Fe3C diagrama metaestable Ledeburita Perlita Fe3C: cementita Fases: Líquido Ferrita:  (b.c.c.): hierro con hasta to wt% C es solución sólida. Austenita:  (f.c.c.): hierro con hasta 1.7 wt% C en solución sólida. Hierro- δ : δ (b.c.c.) hierro con hasta 0.08 wt% C en solución sólida. Cementita: Fe3C, compuesto.

4 Aleaciones de hierro-carbono
Acero (steel) Aleación de Fe-C que transforma a la fase  (austenita) al aumentar la temperatura típicamente el contenido de C es menor a 1% (peso) Fundición de hierro (cast iron) Aleaciones de Fe-C con más de 2.1 % (peso) de C típicamente contienen entre 3 y 4,5%C (peso) Aceros al carbono Aceros aleados

5 Aceros al carbono (sin otros aleantes)
Acero de bajo carbono Acero de alto carbono Fundición de hierro Acero de mediano carbono Ashby Jones 5

6 Fases del hierro puro: Líquido Delta () - BCC Austenita () - FCC
Ferrita () - BCC Solubilidad de carbono Austenita  2,1% peso Ferrita  0,022% peso

7 Tamaño de sitios intersticiales:
Austenita: intersticial octaédrico  rI / rFe = 0,414 Ferrita: intersticial octaédrico  rI / rFe = 0,155 rC / rFe = 0,62 Expansión homogénea Interacción suave con dislocaciones Endurecimiento bajo Distorsión tetragonal (anisotrópica) Interacción fuerte con dislocaciones Endurecimiento alto

8 1. Microestructura del Fe puro
Microestructuras de aceros producidas por enfriado lento desde la fase austenita (tratamiento térmico de normalización) 1. Microestructura del Fe puro  : austenita, fcc : ferrita, bcc Ashby Jones

9 2. Microestructura del Fe-C eutectoide
Perlita:  + Fe3C Ashby Jones

10 Formación de la perlita
Se nuclea (ferrita) o Fe3C (Cementita) sobre un borde de grano Las zonas lindantes están empobrecidas o enriquecidas en C  favorece la nucleación de la otra fase. Ambas fases crecen hacia el grano con el cual la interfase es incoherente. El crecimiento del frente depende de la velocidad de difusión del C Callister

11 Se nuclea (ferrita) o Fe3C (Cementita) sobre un borde de grano; interfase coherente con uno (1) e incoherente con el otro (2). Las zonas lindantes están empobrecidas o enriquecidas en C  favorece la nucleación de la otra fase. Relación de orientaciones entre ferrita y cementita. Ambas fases crecen hacia el grano con el cual la interfase es incoherente. El crecimiento del frente depende de la velocidad de difusión del C Porter Easterling

12 Microestructura perlítica
Callister

13 Micrografía óptica, colonias de perlita (courtesy S. S. Babu)

14 Micrografía óptica de perlita extremadamente fina.

15 Micrografía de microscopía electrónica de transmisión de la perlita fina de la diapositiva anterior.

16 Efecto de un recocido de la perlita a T 723°C
 esferoidita

17 3. Microestructura acero hipoeutectoide: ferrita pro-eutectoide + perlita

18 (cortesía del proyecto DoItPoms).
Ferrita en borde de grano con morfología alotriomórfica (grain boundary allotriomorphs) + perlita en Fe 0.4%C (cortesía del proyecto DoItPoms). granos claros: ferrita; granos “oscuros”: perlita

19 Microestructura de perlita y ferrita pro-eutectoide
granos claros: ferrita; granos “oscuros”: perlita 50 m Callister

20 Morfología de ferrita alotriomórfica Allotriomorph ferrite
Morfología de ferrita Widmanstätten Widmanstätten ferrite bajo sobreenfriamiento alto sobreenfriamiento

21 Placas de ferrita Widmanstätten (áreas claras) que se desarrollan a partir de un borde de grano de la fase austenita. Acero de bajo aleante. Irina Loginova, John Ågren, Gustav Amberg, Acta Materialia, 52, 13, 2004, pp 4055–4063

22 4. Microestructura de acero hipereutectoide:
cementita pro-eutectoide + perlita Ashby-Jones

23 Microestructura de cementita pro-eutectoide + perlita
granos claros: cementita; granos “oscuros”: perlita Callister

24 Microestructura de cementita pro-eutectoide + perlita

25 Ashby-Jones

26 Diagrama TTT para la composición eutectoide Fe-C.
Perlita gruesa Perlita fina Callister

27 Perlita gruesa Perlita fina X 20

28 ¿Qué sucede para velocidades de enfriamiento más altas?
 formación de Bainita ( + Fe3C)

29 Relieve superficial generado por placas de bainita

30 Carbon supersaturated plate
Carbon diffusion into Carbon diffusion into austenite austenite and carbide precipitation in ferrite Carbide precipitation from austenite UPPER BAINITE LOWER BAINITE (High Temperature) (Low Temperature)

31 Bainita superior Bainita inferior Porter Easterling

32 Microestructura de la Bainita

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34 Diagrama TTT para la composición eutectoide Fe-C.
Perlita gruesa Perlita fina Bainita superior Bainita inferior Ms Martensita Callister

35 Transformación martensítica
Cambio de estructura cristalina (para aceros: fcc  bct). Sin difusión. Movimiento cooperativo de átomos. Cambio de forma macroscópico descripto por una deformación de corte. Interfase coherente con la matriz: plano sin distorsión (se denomina plano de hábito y es el plano invariante de la deformación de corte). Temperatura de comienzo: Ms Temperatura de finalización: Mf Ms, Mf dependen fuertemente del contenido de carbono (y de otros aleantes) Plano de hábito

36 DISPLACIVE RECONSTRUCTIVE

37 Cristalografía de la transformación martensítica en aceros: fcc  bct.
Distorsión de Bain Deslizamiento de planos cristalinos  Se combinan para dar una deformación de corte macrscópica. Ashby-Jones

38 Distorsión de matriz por el exceso de C
Ashby-Jones

39 Relieve superficial por placas de martensita (o bainita).

40 Placas de martensita

41 Placas de martensita - microscopía óptica.

42 Yamasaki & Bhadeshia, 2004

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45 Coeficientes de difusión de C en Fe y de Fe en Fe
Transformación austenita  perlita: difusión del Fe y del C Transformación austenita  bainita: difusión del C, sin difusión de Fe Transformación austenita  martensita: sin difusión (ni Fe ni C)

46 Obtención de diferentes microestructuras por variación del tratamiento térmico.

47 Curvas TTT: aceros de composición eutectoide, hipoeutectoide e hipereutectoide
Acm A3 Eutectoide A1 Hipoeutectoide Hipereutectoide Ashby-Jones

48 Microestructuras en aceros

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