Diagrama Fe-C

Laboratorio de Materiales

1. Diagrama Hierro Carbono FeC:

La temperatura a que tienen lugar los cambios alotrópicos en el hierro está influida por elementos de aleación, de los cuales el más importante es el carbono. La figura muestra la porción de interés del sistema de aleación hierro-carbono. Esta es la parte entre hierro puro y un compuesto intersticial, carburo de hierro, FeC, que contiene 6.67% de carbono por peso; por tanto, esta porción se llamará diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro. Antes de estudiar este diagrama, cabe destacar que éste no es un verdadero diagrama de equilibrio, pues equilibrio implica que no hay cambio de fase con el tiempo; sin embargo, es un hecho que el compuesto carburo de hierro se descompondrá en hierro y carbono (grafito), lo cual tomará un tiempo muy largo a temperatura ambiente, y aun a I 300°F tarda varios años formar el grafito. El carburo de hierro se llama fase 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 lentos.

El diagrama muestra tres líneas horizontales que indican reacciones isotérmicas.

En términos generales, los diagramas se han marcado con letras griegas para representar las soluciones sólidas; sin embargo, es práctica común dar nombres especiales a la mayoría de las estructuras que aparecen en el diagrama. La solución sólida y se llama austenita. También se muestra ampliada la porción del diagrama de la esquina superior izquierda. Ésta se conoce como región delta, debido a la solución sólida. El lector debe reconocer la línea horizontal a 2 720°F, por ser una reacción peritéctica. La ecuación de la reacción peritéctica se puede escribir como:

Líquido + δ enfriamiento austenita

Calentamiento

La solubilidad máxima del carbono en Fe δ BCC es de 0.10% (punto M), mientras que en el Fe y FCC es mucho mayor. La presencia de carbono influye en el cambio alotrópico 8, Conforme se agrega carbono al hierro la temperatura del cambio alotrópico aumenta de 2 554 a 2772Q°F al 0.10% de C. Considérese el significado de la línea NMPB. Al enfriar, la porción NM representa el principio del cambio de estructura cristalina de Fe 8 BCC a Fe y FCC para aleaciones que contienen menos del 0.10% de C. La porción MP representa el principio del cambio de estructura cristalina por medio de una reacción peritéctica para aleaciones entre 0.10 y 0.18% de C. Para aleaciones que contienen menos del 0.18% de C al enfriar, el fin del cambio de estructura cristalina está dado por la línea NP. La porción PB representa el principio y el fin del cambio de estructura cristalina por medio de la reacción peritéctica. En otras palabras, para aleaciones entre 0.18 y 0.50% de C, el cambio alotrópico empieza

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