Propiedades Químicas del hierro y el acero en función del diagrama Hierro-Carbono

Propiedades Químicas del hierro y el acero en función del diagrama Hierro-Carbono

Flor de Jesús Juárez Lara

En el diagrama de Fe-C representa las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse.

 Austenita: Fase γ, una solución solida intersticial de carbono en hierro FCC. La máxima solubilidad en estado del carbono en la austenita es del 2%.

 Austenización: Calentamiento de un acero dentro de un rango de temperatura de la austenita para que su composición se convierta en austenita. La temperatura de la austenización varía dependiendo de la composición del acero.

 Ferrita: Fase α, una solución solida intersticial de carbono en hierro BCC. La máxima solubilidad solida de carbono en hierro BCC es del 0,02%

 Cementita: El compuesto intermetálico Fe3C; una sustancia dura y quebradiza.

 Perlita: Una mezcla de fases ferrita y cementita en láminas paralelas producida por la descomposición eutectoide de la austenita.

 Eutectoide: Acero con un 0,8% C.

 Hipoeutectoide: Acero con menos de 0,8% C.

 Hipereutectoide: Acero con un 0,8% C a un 2% C.

 Alotropía del Hierro: Muchos elementos y compuestos existen en más de una forma cristalina, bajo diferentes condiciones de temperatura y presión. Este fenómeno es determinado como polimorfismo o alotropía. Muchos metales industrialmente importantes como el hierro, titanio y cobalto experimentan transformaciones alotrópicas a elevadas temperaturas y a presión atmosférica.

En el diagrama del Fe se observa las formas alotrópicas del hierro sólido, BCC y FCC, a distintas temperaturas:

Hierro alfa (α): Cristaliza a 768 ºC. Su estructura cristalina es BCC con una distancia interatómica de 2.86 Å. Prácticamente no disuelve en carbono.

Hierro gamma (γ): Se presenta de 910ºC a 1400ºC. Cristaliza en la estructura cristalina FCC con mayor volumen que la estructura cristalina de hierro alfa. Disuelve fácilmente en carbono y es una variedad de Fe amagnético.

Hierro delta (δ): Se inicia a los 1400ºC y presenta una reducción en la distancia interatómica que la hace retornar a una estructura cristalina BCC. Su máxima solubilidad de carbono es 0.007% a 1487ºC. No posee una importancia industrial relevante. A partir de 1537ºC se inicia la fusión del Fe puro.

Según el porcentaje de carbono las aleaciones Hierro-Carbono puede clasificarse en:

 Aceros %C ≤1.76%.

 Fundiciones %C≥1.76% – 6.667%C

El carbono puede presentarse en tres formas distintas en las aleaciones Fe-C:

 En solución intersticial.

 Como carburo de hierro.

 Como carbono libre o grafito.

Fe−Fe3C (metaestable); este sistema está representado en el diagrama con líneas llenas gruesas y comprende aceros y fundiciones blancas, o sea, las aleaciones con el carbono ligado, sin carbono libre (grafito).

Fe−C (estable); en el diagrama se representa con líneas punteadas; este sistema expone el esquema de formación de las estructuras en las fundiciones grises y atruchadas donde el carbono se encuentra total o parcialmente en estado libre (grafito).

...