Diagrama de Diagrama de fases Fe fases Fe FeFe33CC

Diagramas de fases Diagramas de fases FeFeCC y y FeFeFeFe33CC

Se puede trabajar con el diagrama de equilibrio hierroSe puede trabajar con el diagrama de equilibrio hierro--carbonocarbono

o con el diagrama o con el diagrama metaestablemetaestable hierrohierro--cementitacementita, , dependiendo de la cantidad de grafito que se introduzca en la aldependiendo de la cantidad de grafito que se introduzca en la aleacieacin.n.

En esta parte del curso trabajaremos con el diagrama En esta parte del curso trabajaremos con el diagrama metaestablemetaestable FeFe--FeFe33CC y my ms adelante explicaremos las diferencias con el diagrama s adelante explicaremos las diferencias con el diagrama estable Feestable Fe--CC

AlotropAlotropa del Hierroa del Hierro

FerritaFerrita

AustenitaAustenita

Cuando los Cuando los tomos de carbono entran de manera tomos de carbono entran de manera intersticial en la red de hierro, tanto la ferrita como la intersticial en la red de hierro, tanto la ferrita como la austenita forman soluciones saustenita forman soluciones slidas.lidas.

?

Las soluciones sLas soluciones slidas son relativamente blandas lidas son relativamente blandas y dy dctiles, pero son mctiles, pero son ms resistentes que el hierro s resistentes que el hierro puro, debido al endurecimiento por solucipuro, debido al endurecimiento por solucin sn slida lida que produce el carbono.que produce el carbono.

El El FeFe33CC contiene 6.67%C, es contiene 6.67%C, es extremadamente duro y frextremadamente duro y frgil.gil.

Cuando se excede la solubilidad del carbono en Cuando se excede la solubilidad del carbono en el hierro sel hierro slido, se forma un compuesto lido, se forma un compuesto intermetintermetlicolico estequiomestequiomtrico trico FeFe33CC carburo de carburo de hierrohierro o o cementitacementita..

Controlando adecuadamente la cantidad, Controlando adecuadamente la cantidad, el tamael tamao y la forma del o y la forma del FeFe33CC, se podr, se podrcontrolar el grado de endurecimiento por controlar el grado de endurecimiento por dispersidispersin y las propiedades del acero.n y las propiedades del acero.

Reacciones de tres Reacciones de tres fases del diagrama fases del diagrama

FeFeFeFe33CC

ReacciReaccin n peritperitcticactica

ReacciReaccin n euteutcticactica

ReacciReaccin n eutectoideeutectoide

RegiRegin eutectoide del n eutectoide del diagrama Fediagrama FeFeFe33CC

Predominio de fases en la regiPredominio de fases en la regin eutectoiden eutectoide

Fe3C

ReacciReaccin eutectoiden eutectoide

ReacciReaccin eutectoiden eutectoide

PERLITAPERLITA

Aleaciones hipo e Aleaciones hipo e hipereutectoideshipereutectoides

0.0218 A1 = 727C

AA33AAcmcm

0.77% C0.77% C TTee= 727= 727 CC

0.77HipoeutectoideHipoeutectoide HipereutectoideHipereutectoide

MICROESTRUCTURA PARA ALEACIONES HIPOEUTECTOIDESHIPOEUTECTOIDES

MICROESTRUCTURA PARA ALEACIONES HIPOEUTECTOIDESHIPOEUTECTOIDES

MICROESTRUCTURA PARA ALEACIONES HIPEREUTECTOIDES

MICROESTRUCTURA PARA ALEACIONES HIPEREUTECTOIDES

EjercicioPara una aleaciPara una aleacin Fen Fe--1.15% C, 1.15% C, determine::

(a) La temperatura a la cual la austenita empieza a transformarse al ser enfriada,

(d)(d) La composiciLa composicin y cantidad de cada fase presente a 726n y cantidad de cada fase presente a 726 CC

(b) El microconstituyente primario que se forma

(c)(c) La composiciLa composicin y cantidad de cada fase presente a 728n y cantidad de cada fase presente a 728 CC

(e) La composicin y cantidad de cada microconstituyente presente a 726 C

EjercicioPara una aleaciPara una aleacin Fen Fe--1.15% C, 1.15% C, determine:determine:

(a) La temperatura a la cual la (a) La temperatura a la cual la austenita empieza a austenita empieza a transformarse al ser enfriada,transformarse al ser enfriada,

EjercicioPara una aleaciPara una aleacin Fen Fe--1.15% C, 1.15% C, determine:determine:

(a) La temperatura a la cual la (a) La temperatura a la cual la austenita empieza a austenita empieza a transformarse al ser enfriada,transformarse al ser enfriada,

EjercicioPara una aleaciPara una aleacin Fen Fe--1.15% C, 1.15% C, determine:determine:

(a) La temperatura a la cual la (a) La temperatura a la cual la austenita empieza a austenita empieza a transformarse al ser enfriada,transformarse al ser enfriada,

875875

EjercicioPara una aleaciPara una aleacin Fen Fe--1.15% C, 1.15% C, determine:determine:

(a) La temperatura a la cual la austenita empieza a transformarse al ser enfriada,

875875

(b)(b) El El microconstituyentemicroconstituyenteprimario que se formaprimario que se forma

Fe3C primario

EjercicioPara una aleaciPara una aleacin Fen Fe--1.15% C, 1.15% C, determine:determine:

(a) La temperatura a la cual la austenita empieza a transformarse al ser enfriada,

875875

La temperatura es ? 875C

(b)(b) El El microconstituyentemicroconstituyenteprimario que se formaprimario que se forma

Fe3C primario

(c)(c) La composiciLa composicin y cantidad de cada fase presente a 728n y cantidad de cada fase presente a 728 CC

EjercicioPara una aleaciPara una aleacin Fen Fe--1.15% C, 1.15% C, determine:determine:

(a) La temperatura a la cual la (a) La temperatura a la cual la austenita empieza a austenita empieza a transformarse al ser enfriada,transformarse al ser enfriada,

875875

La temperatura es La temperatura es ?? 875875CC

(b)(b) El El microconstituyentemicroconstituyenteprimario que se formaprimario que se forma

Se forma Se forma FeFe33CC primariaprimaria

(c)(c) La composiciLa composicin y cantidad de cada fase presente a 728n y cantidad de cada fase presente a 728 CC

0.770.77

0.77% C0.77% C

La composiciLa composicin de n de FeFe33CC es :es : 6.67% C6.67% C

6.676.67

La cantidad de cada una de las fases presentes a 728La cantidad de cada una de las fases presentes a 728CCes:es:

(d)(d) La composiciLa composicin y cantidad de cada fase presente a 726n y cantidad de cada fase presente a 726 CC

La composiciLa composicin de n de FeFe33CC es :es :0.02180.0218

0.0218% C0.0218% C

6.676.676.67% C6.67% C

La cantidad de cada una de las fases presentes a 726La cantidad de cada una de las fases presentes a 726CCes:es:

%%FeFe33CC = 100= 100--83.03 = 16.97%83.03 = 16.97%(e)(e) La composiciLa composicin y cantidad de cada n y cantidad de cada microconstituyentemicroconstituyente presente a 726presente a 726 CC

Los Los microconstituyentesmicroconstituyentespresentes a esta temperatura presentes a esta temperatura son Perlita y son Perlita y FeFe33CCprimariaprimaria

0.770.77

La composiciLa composicin de la perlita es:n de la perlita es:

0.77% C0.77% C

La composiciLa composicin de n de FeFe33CCpp es :es :6.676.67

6.67% C6.67% C

La cantidad de cada La cantidad de cada microconstituyentemicroconstituyente presente a 726presente a 726CCes:es:

%%perlita perlita = 100= 100--6.4 = 93.6%6.4 = 93.6%

Ejercicio

800800

Planteamos la regla de la palanca para una de las fases presentes a 800C, para esto consideramos que x=% de C en el acero

1.13% de C1.13% de C

xx0.90.9

Si resolvemos para Si resolvemos para xx encontramos que encontramos que el contenido de carbono de este acero el contenido de carbono de este acero es :es :

Las fases presentes a esta temperatura indican que tenemos una aleacin hipereutectoide

La composiciLa composicin de cada fase es:n de cada fase es:

6.676.67

CONTROL DE LA REACCICONTROL DE LA REACCIN N EUTECTOIDEEUTECTOIDE

Es posible controlar el endurecimiento por Es posible controlar el endurecimiento por dispersidispersin en las aleaciones n en las aleaciones eutectoideseutectoides::

??Cambiando la composiciCambiando la composicin de la aleacin de la aleacin n para controlar la cantidad del eutectoide.para controlar la cantidad del eutectoide.

Control de la cantidad del eutectoideControl de la cantidad del eutectoideAl modificar la Al modificar la composicicomposicinn de la aleacide la aleacin, se modifica la n, se modifica la cantidad de la segunda fase dura. cantidad de la segunda fase dura.

Control de la cantidad del eutectoideControl de la cantidad del eutectoideAl modificar la Al modificar la composicicomposicinn de la aleacide la aleacin, se modifica la n, se modifica la cantidad de la segunda fase dura. cantidad de la segunda fase dura.

Conforme Conforme aumenta el contenido de carbonoaumenta el contenido de carbono, aumentan las , aumentan las cantidades de cantidades de FeFe33CC y de perlita, y de perlita, incrementando asincrementando as la la resistencia.resistencia.

El efecto de endurecimiento finalmente llega a un mximo y las propiedades se estabilizan, o incluso decrecen cuando el contenido de carbono es demasiado alto.

Es posible controlar el endurecimiento por Es posible controlar el endurecimiento por dispersidispersin en las aleaciones n en las aleaciones eutectoideseutectoides::

??Cambiando la composiciCambiando la composicin de la aleacin de la aleacin n para controlar la cantidad del eutectoide.para controlar la cantidad del eutectoide.

??Controlando el tamaControlando el tamao de grano de la o de grano de la austenita.austenita.

Control del tamaControl del tamao de grano de la o de grano de la austenitaaustenita

La perlita crece como granos o colonias.Dentro de cada colonia la orientacin de las laminillas es idntica. Las colonias se nucleancon mayor facilidad en los lmites de los granos austenticos originales. Se puede incrementar el nmero de colonias de perlita, reduciendo el tamao previo de los granos de austenita, por lo comn utilizando bajas temperaturas para producir la austenita.

Se puede incrementar la resistencia de la aleacin reduciendo el tamao de grano, es decir, incrementando el nmero de colonias de perlita

Es posible controlar el endurecimiento por Es posible controlar el endurecimiento por dispersidispersin en las aleaciones n en las aleaciones eutectoideseutectoides::

??Cambiando la composiciCambiando la composicin de la aleacin de la aleacin n para controlar la cantidad del eutectoide.para controlar la cantidad del eutectoide.

??Controlando el tamaControlando el tamao de grano de la o de grano de la austenita.austenita.

??Controlando la velocidad de enfriamiento.Controlando la velocidad de enfriamiento.

Control de la velocidad de enfriamientoControl de la velocidad de enfriamientoAl incrementar la velocidad de enfriamiento durante la reaccin eutectoide, se reduce la distancia a la cual pueden difundirse los tomos. En consecuencia, las laminillas producidas durante la reaccin son ms finas o estn ms prximas unas de otras.

Al producir una perlita ms fina, se incrementa la resistencia de la aleacin

Efecto del espaciamiento Efecto del espaciamiento interlaminarinterlaminar de la perlita sobre el de la perlita sobre el esfuerzo de cedenciaesfuerzo de cedencia