Diagrama Fe-C

Diagrama Fe-C

El diagrama de equilibrio Fe-C es una gráfica que representa las fases y estados en las que se encuentran las aleaciones de Hierro-Carbono para una temperatura y composición dadas. En este diagrama, las proporciones de Carbono y de Carburo de Hierro (CFe3) se representan en el eje de abscisas, en un rango porcentual que va del 0% al 6,67% de Carbono, límite de solubilidad de éste en la cementita. A la temperatura ambiente, salvo una pequeña parte disuelta en la ferrita, todo el carbono que contienen las aleaciones Fe-C está en forma de carburo de hierro.

El carburo de hierro se descompone de una manera muy lenta en hierro y carbono (grafito), lo cual requiere un periodo de tiempo muy largo a temperatura ambiente. El carburo de hierro se considerará entonces metaestable, por tanto, el diagrama hierro-carburo de hierro, aunque técnicamente representa condiciones metaestables, puede considerarse como representante de cambios en equilibrio, bajo condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas.

Las fases en las que se puede encontrar la aleación Hierro-Carbono dentro del diagrama de equilibrio se conceptualizan a continuación:

Ferrita, solución sólida de Fe-α, con composición máxima del 0,025% de C a 723º C y de 0,008% a temperatura ambiente.

Austenita, solución sólida de Fe-γ, con composición máxima del 2% de C, a 1130ºC

Cementita, compuesto definido con formula CFe3 de estructura ortorrómbica, compuesto por 6,67% de C y 93'33% de Fe. Es magnética hasta los 210º C.

Perlita, constituyente compuesto por un 86,5% de Ferrita y 13,5% de Cementita, de estructura laminar.

Ledeburita, constituyente eutéctico con composición 4,3% de Carbono y 95,7% de Hierro.

El diagrama se estructura en dos partes principales, dependiendo de su contenido en Carbono. Las aleaciones con porcentaje de carbono inferior al 2,0% se denominan aceros, y los de mayor porcentaje se denominan fundiciones.

Dentro de la zona de los aceros, se distingue un punto en especial. Para 0,80% de Carbono y 723ºC, se tiene un punto eutectoide. Los aceros con valores de carbono mayores que el eutectoide, se denominan aceros hipereutectoides, y están compuestos de perlita y cementita. Los aceros para valores de carbono entre 0,03% y 0,80% se denominan aceros hipoeutectoides, compuestos de perlita y ferrita. Para valores iguales al punto eutectoide, la composición del acero es perlita pura. Por debajo de los 0,03% de Carbono no se les considera acero.

Por encima de los 723ºC, los aceros sufren una transformación. La perlita se transforma en austenita, dando lugar a una composición de ferrita y austenita para los aceros hipoeutectoides y de cementita y austenita para los hipereutectoides. Según aumenta la temperatura, el porcentaje de austenita en el acero aumenta, hasta llegar a una composición del 100% de Austenita para valores que van desde 723ºC para el punto eutectoide, a 910ºC para 0,03% de Carbono, y a 1130ºC para 1,76%. Los aceros hipoeutectoides también sufren otra transformación, perdiendo su magnetismo.

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