Materiales. Diagrama hierro-carbono

Metalografía

El hierro es uno de los materiales más utilizados tanto en la industria como en la vida cotidiana, la gran variedad de aleaciones que pueden ser conformadas con este elemento permiten producir infinidad de materiales con diversas características. El hierro es la esencia de todos los aceros, es decir, se encuentra presente en todos los aceros pero en diferentes concentraciones. Por otro lado, el diagrama hierro–carbono, presentado en la Figura 2.1, representa una gran importancia desde el punto de vista de la ingeniería, ya que su análisis es base para identificar las características y la naturaleza de las microestructuras del material bajo estudio. Es de especial interés el análisis de las microestructuras y fases del metal para conocer sus propiedades mecánicas, de esta manera, se puede saber acerca del estado actual del material y a partir de esto, proponer las acciones de mantenimiento adecuadas.

Figura 2.1 Diagrama hierro-carbono

El equilibrio implica que no hay cambio de fases respecto al tiempo, no obstante, el diagrama hierro-carbono se considera un diagrama de equilibrio por el hecho de que el compuesto carburo de hierro se descompone en hierro y carbono, lo cual tarda varios años a una temperatura de 704°c y a temperatura ambiente toma un tiempo bastante largo (Avner, 1988).

El diagrama hierro-carbono provee las bases para construir el conocimiento tanto en aceros al carbono, como en la inmensa variedad de aceros aleados (Ruelas Santoyo, 2015). En dicho diagrama existen tres puntos importantes desde el punto de vista práctico. El primero de ellos es el punto A_2 denominado punto de Currie, en este punto el hierro cambia la condición ferromagnética a la paramegnética a una temperatura de 769°c. Después se encuentra el punto A_3 a una temperatura de 910°c donde la ferrita cambia a austenita, es importante mencionar que en este punto a medida que aumenta el contenido de carbono, la temperatura de transformación disminuye. En el último punto A_1 cuya temperatura es de 723°c se presenta la reacción eutectoide.

Definición de estructuras

En el presente apartado se exponen las definiciones de las diferentes estructuras presentes en el diagrama hierro-carbono. Los nombres de dichas estructuras se han asignado por razones descriptivas o conmemorativas (Avner, 1988).

Cementita: También conocida como carburo de hierro, su fórmula química es Fe_3 C, contiene 6.67% de C por peso. Es un compuesto intersticial típicamente duro y frágil de alta resistencia a la compresión, pero de baja resistencia a la tensión (352 kg⁄〖cm〗^2 aprox.). Su estructura cristalina es ortorrómbica y es la estructura más dura presente en el diagrama, su microestructura se presenta en la figura 2.2. a).

Austenita: Es una solución solida intersticial de carbón disuelto en hierro (γ). La máxima

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