Diagrama

Introduccion:

En este informe se le presentara una breve introduccion de lo que es el diagrama de hierro carbono.

Teoria relacionada:

La adición de elementos de aleación al hierro influye en las temperaturas a que se producen las transformaciones alotrópicas. Entre estos elementos, el más importante es el carbono.

El diagrama hierro-carbono, aun cuando teóricamente representa unas condiciones metastables, se puede considerar que en condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas representa cambios de equilibrio.

En el diagrama aparecen tres líneas horizontales, las cuales indican reacciones isotérmicas. La parte del diagrama situada en el ángulo superior izquierdo de la figura se denomina región delta. En ella se reconocerá la horizontal correspondiente a la temperatura de 1493ºC como la típica línea de una reacción peritéctica.

Diagrama hierro carbono

Para las fases constituyentes de un acero debe estudiarse el diagrama hierro- carburo de hierro. muestra las fases de hierro carbono enfriadas lentamente, composiciones 6.67 % de hierro, a diferente temperatura

y otra de fin del cambio de estado (fusión o solidificación, como ocurre con las aleaciones de contenido de carbono superior o inferior al 4,3 %).

Por eso la línea OZCD, de principio de solidificación, tiene con la OBYECF el punto común C, que es el eutéctico.

Y así como con contenidos inferiores de carbono entre el principio y el fin de la solidificación se va precipitando austenita, y para aleaciones de contenidos de carbono superiores al 4,3 % entre el principio y el fin de la solidificación se precipitan cristales de cementita, las aleaciones del 4,3 % de C se solidifican formando un solo constituyente, que también se denomina eutéctico y es la ledeburita, formado, como se sabe, por el 52 % de cementita y el 48 % de austenita de 2,11% de carbono a 1.148 grados.

3º.- El punto E marca la máxima solubilidad del carbono en hierro gamma; es decir, que es el punto de máximo contenido de carbono de la austenita, que, como se recordará, es solución sólida de carbono en hierro gamma. Este punto corresponde a un contenido de carbono de 2,11%.

4º.- El punto S (P), denominado eutectoide, es análogo al punto C, que denominábamos eutéctico. La diferencia está en que en el punto eutéctico tiene lugar un cambio de estado de líquido a sólido o de sólido a líquido, y en el punto eutectoide se produce solamente una transformación de la constitución de la aleación, que es sólida lo mismo a temperaturas inferiores que a temperaturas superiores al punto eutectoide.

La analogía, salvo esta diferencia, es total. Así como el punto C (eutéctico) marcaba la composición de la aleación que permanecía líquida a más baja temperatura, también el punto P (eutectoide) marca la composición de la austenita, que es estable a más baja temperatura. Este porcentaje es de 0,89% (0,77%) de C, o sea, 13,5% de carburo de hierro.

Además, la totalidad de la masa de la austenita, de composición eutectoide, se transforma íntegramente al pasar por el punto P (eutectoide) en perlita, que es el constituyente eutectoide, igual que era la ledeburita el constituyente eutéctico que se formaba al solidificarse la aleación en el punto C (eutéctico). Para contenidos de carbono superiores o inferiores al del punto P (0,77% de C), la austenita va segregando un constituyente nuevo hasta que, al llegar a la temperatura de 727º, la austenita alcanza la composición eutectoide y se transforma íntegramente en perlita. Para porcentajes de carbono superiores aI 0,77%, la austenita, al enfriarse por debajo de la línea Acm (PE), segrega cementita hasta llegar a los 727º. Y para porcentajes de carbono inferiores al 0,77% de C, la austenita, al bajar en su enfriamiento de temperaturas inferiores a las de la línea A3 (GP), segrega ferrita hasta llegar a los 727º.

5º.- Punto Y, cuyo porcentaje de carbono de 0,18 % es el de la austenita, que permanece estable a la más alta temperatura de 1.492°. Este punto se denomina peritéctico, y puede considerarse como un punto eutéctico al revés.

6º.- El punto B, de 0,08 % de C, es el máximo porcentaje que puede contener en solución sólida el hierro delta.

7º.- Por último, el punto L, de 0,022% de C, que es el máximo porcentaje de carbono que puede disolver la ferrita.

Se ha marcado también en el diagrama, en el eje de las abscisas, un punto que corresponde a 0,022% de carbono, que es el mínimo que puede contener el hierro para que se considere aleación hierro-carbono. Por debajo de este porcentaje de carbono se considera como hierro técnicamente puro.

En el eje de las ordenadas hay los siguientes puntos críticos:

Ao = 230º, en el que tiene lugar el cambio magnético de la cementita. Es decir, hasta 230º la cementita es magnética, y por encima de esta temperatura deja de ser magnética.

A1 = 727º, que es el límite de la perlita.

A2 = 768°, que es la temperatura de cambio magnético de la ferrita. Por encima de esta temperatura, la ferrita deja de ser magnética.

A3 = (línea GP), que es el límite de la ferrita. Este punto crítico varía desde 727º a 912º, según el % de carbono.

Acm = (línea PE), que es el límite de la cementita. Este punto crítico varía entre 727º y 1.148º.

Línea EF = 1.148º, que es el límite de la ledeburita.

La línea OBYECF es la de temperaturas de iniciación de la fusión al calentar o de terminación de la solidificación al enfriar. Por debajo de esta línea todo el metal está sólido.

La línea AZCD es la de temperaturas de fin de la fusión al calentar o de iniciación de la solidificación al enfriar. Por encima de ella todo el metal está en estado líquido. Entre esta línea y la anterior existe una mezcla de líquido y sólido.

Línea A4 = (línea BZ), que es el límite superior de la austenita.

Ejemplo de Aplicación del Diagrama de Equilibrio Hierro Carbono Tomemos una aleación hierro – carbono de 0.20 % de C (Acero AISI-SAE 1020). A una temperatura superior a 1535 °C se encuentra esta aleación en estado de solución líquida, al disminuir la temperatura cristaliza en forma de hierro δ (alfa), si seguimos enfriando se convierte en austenita o hierro γ(gamma). Tomemos una temperatura de 980 °C si se toma una recta horizontal se obtiene al interceptar con la línea SE un punto que proyectado sobre el eje x señala el % de C que tiene a esa temperatura el hierro γ (1.3 % de C) Si seguimos enfriando llegamos a una temperatura de 840 °C donde

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