Diagrama hierro – carbono

Tema 13

Diagrama hierro – carbono.

El acero se obtiene cuando se mezcla hierro con carbono. El acero aleado es un acero al que se le añaden elementos de aleación adicionales al carbono. Al acero que está formado simplemente por hierro y carbono se le suele llamar “acero al carbono”. En la figura a continuación se muestra el diagrama de fases del acero al carbono.

[pic 1]

El acero puede tener las siguientes fases de equilibrio:

1. Ferrita (α). Consiste en átomos de hierro con estructura cristalina BCC y átomos de carbono en los sitios intersticiales. La cantidad de átomos de carbono presentes en la ferrita es pequeña.  La ferrita es una fase muy suave, dúctil y magnética.

1. Austenita (γ). Consiste  en átomos  de hierro  con estructura  FCC y átomos  de carbono en los sitios intersticiales. Presenta menor suavidad y ductilidad que la ferrita. Es una fase no magnética.
2. Cementita (Fe3C). También se llama Carburo de Hierro. Es un compuesto intermetálico.  Es una fase muy dura y frágil.
3. Perlita. Es una fase que resulta de la reacción eutectoide del acero. La reacción eutectoide permite que la austenita en estado sólido se transforme en ferrita y cementita, ambas también en estado sólido. Esta transformación es similar a la reacción eutéctica, por lo que la fase resultante tiene una apariencia similar al sólido eutéctico.

En función de las fases presentes, los aceros pueden clasificarse de la siguiente forma.

1. Aceros hipoeutectoides. Son aquellos que poseen menos de 0.77% de carbono. La microestructura presente en estos aceros consiste de ferrita y perlita.

% de ferrita =

0.77 - %C 0.77 - 0.022

x100[pic 2]

% de perlita =[pic 3]

%C - 0.022 x100 0.77 - 0.022

[pic 4]

1. Aceros eutectoides.  Son aquellos que poseen exactamente 0.77% de carbono.  Su microestructura está formada totalmente por perlita.

[pic 5]

1. Aceros hipereutectoides.  Son aquellos que poseen más de 0.77% de carbono.  Su microestructura consiste en cementita y perlita.

% de cementita =[pic 6]

%C - 0.77 x100 6.67 - 0.77

% de perlita =

6.67 - %C x100

6.67 - 0.77[pic 7]

[pic 8]

Los aceros al carbono también pueden clasificarse de la siguiente manera:

1. Aceros de bajo carbono. Su porcentaje de carbono es menor a 0.2%. Su microestructura está formada principalmente por ferrita. Son metales muy suaves, dúctiles y de baja resistencia.  Son fáciles de deformar plásticamente.
2. Aceros de medio carbono. Su porcentaje de carbono oscila entre 0.2 y 0.5%. Su microestructura está  formada por la mezcla de ferrita y perlita. Constituyen la mayoría de aceros al carbono disponibles comercialmente y sus propiedades mecánicas dependen de la cantidad de ferrita y perlita que posean.
3. Aceros de alto carbono.  Su porcentaje de carbono es mayor al 05%.  Tienen dureza y resistencia elevadas.  Su ductilidad y tenacidad son bajas.

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