Ferrita

FERRITA

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El hierro tiene cuatro variedades alotrópicas: por debajo de 768º C el hierro cristaliza en la variedad alfa. De 768º a 910º cristaliza en la variedad beta. De 910º C a 1400º C cristaliza en la variedad gamma y desde 1539º C hasta la fusión cristaliza en la variedad delta.

El hierro que cristaliza en la variedad alfa cristaliza por debajo de 768º como ya dijimos. La red espacial a que pertenece es la cúbica centrada, es decir, con un átomo en cada vértice del cubo y otro en el centro. La distancia entre átomos es de 2,86 Angström. El retículo elemental, en realidad, está formado por dos átomos: uno en el centro del cubo y otro en un vértice, ya que cada vértice es común a otros ocho cubos; por tanto la parte del átomo de vértice correspondiente a cada cubo es de 1/8, y en total, de los ocho vértices, le corresponderán a cada cubo 8x1/8=1. El hierro alfa no disuelve prácticamente el carbono, no llegando al 0,008% a la temperatura ambiente, siendo la máxima solubilidad de 0,02 a 723º C. Entre algunas de sus propiedades principales destaca que el hierro alfa es magnético.

Aunque la ferrita es una solución sólida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a temperatura ambiente es tan pequeña que no llega a disolver a 0,008% de C. Por esto, prácticamente, se considera la ferrita como hierro alfa puro.

La ferrita es junto con la austenita y cementita uno de los constituyentes simples del sistema metaestable Fe-C donde el carbono forma el compuesto intermetálico Fe3C.

Los átomos de C pueden situarse al azar en el centro de las aristas o en posiciones equivalentes, como son los centros de las caras de la celda elemental. Cada átomo de C es tangente a dos de Fe.

La relación entre radios atómicos de C y Fe requerida para formar la solución sólida de inserción octaédrica es 0,154; en tanto que la relación real de diámetros es de 0,63. Una primera consecuencia de ello es que la austenita admite un contenido en C muy superior al de la ferrita. Concretamente, la ferrita alfa admite a 727º C un máximo de 0,0218% en peso de C; y a temperaturas menores el contenido es casi nulo.

La ferrita, al igual que el Fe alfa, es magnética por debajo de 770º C (temperatura Curie) y amagnética por encima de esta temperatura. Es la razón por la que algunos autores distinguían entre ferrita alfa y ferrita beta, según sea o no magnética. Sin embargo, como cristalográficamente se trata del mismo constituyente, muchos autores denominan a ambas, sencillamente, ferrita.

La ferrita es el constituyente más blando de los aceros. Sus características mecánicas son 90 HB, 300 MPa de carga de rotura Rm, y 40% de alargamiento. Es menos dura que la austenita, por su menor contenido en C, y más plástica que ella; aunque cristaliza en un sistema (el cúbico centrado en el cuerpo) que no presenta planos compactos.

Las microestructuras de los aceros son el resultado de las transformaciones de la austenita.

La transformación de la austenita durante un enfriamiento lento, está asociada a la transformación alotrópica gamma – alfa por movimiento de átomos de Fe; y a una difusión de C. Los movimientos de átomos de Fe tienen como consecuencia la creación de agrupaciones de diferente simetría: cúbica centrada en el cuerpo. Estas agrupaciones pueden ser efímeras (si la temperatura no es adecuada) o permanentes (núcleos) cuya formación requiere un tiempo de nucleación. Formados los gérmenes de ferrita, su crecimiento se efectúa con simultánea difusión de los átomos de C hacia la austenita circundante.

En las transformaciones de la austenita por lento enfriamiento debe tenerse en cuenta, además, el carácter gammágeno –o estabilizante de la fase gamma- que presenta el C:

- Con C en solución sólida la transformación de Fe delta a Fe gamma tiene lugar

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