Diagramas de fases del sistema Fe-CCiencia e Ingeniera de los Materiales
Diagramas de fases Fe-C ndice: Diagrama de fases Fe-Fe3C. Fases y microconstituyentes de los aceros en equilibrio. Desarrollo de microestructuras en aleacion es Fe-C: Aceros eutectoides, hipoeutectoides e hipereutectoides. Influencia de otros elementos de aleacin.
Diagramas de fases Fe-C
Objetivos generales: Conocer las fases existentes en el diagrama de equilibrio de este sistema. Predecir el comportamiento y las caractersticas del sistema Fe-C cuando ste es enfriado en condiciones de equilibrio.
Diagramas de fases Fe-CFuncinIngeniera de los Materiales Diseo de la estructura para conseguir propiedades especficas.
Estructura
Procesado Procesado Propiedades Estructura Propiedades
Ciencia de los Materiales Estudia las relaciones entre estructura y procesado de los materiales.
Funcin
Diagramas de fases Fe-C: Diagrama ALOTROPA DEL Fe-273 C 20 C 913 C 770 C 1388 C
Fe Peso atmico = 55,847 Nmero atmico = 26 (Tamb) = 7,9 gr/cm3
1538 C
Fase Terciaria
Fase Secundaria
Fase Primaria
FeBCCTransformacin alotrpica => 1% contraccin Mecanismo clsico de nucleacin y crecimiento
FeFCCTransformacin alotrpica Mecanismo clsico de nucleacin y crecimiento
FeBCC
N de tomos = 2 ( 0, 0, 0 ) ( , , ) N coordinacin = 8 P. reticular = 2,8664 A + C: forma ferrita Sol. Mx.: 0,022% C
N de tomos = 4 (0,0,0) , (0, , ) , (, ,0) , (,0, ) N coordinacin = 12 P. reticular = 3,639 A + C forma austenita Sol. Mx.: 2,11% C
Nde tomos = 2 ( 0, 0, 0 ) , ( , , ) N coordinacin = 8 P. reticular = 2,93 A + C forma ferrita Sol. Mx.: 0,09% C
Fusin del hierro puro
Hierro puro a Tamb 90 HB; 300 MPa de carga Rm; 40% de alargamiento
Diagramas de fases Fe-C: Diagrama
Diagramas de fases Fe-C: Diagrama0.17%C, 1495C Fe + L Fe Reaccin peritcticaLmite mximo de solubilidad del C en Fe
Reaccin eutctica
4.30%C, 1148C L Fe + Fe3C
0.77%C, 727C Fe Fe + Fe3CReaccin eutectoide Lmite mximo de solubilidad del C en Fe
Diagramas de fases Fe-C: Diagrama FASES SLIDAS del DiagramaFerrita Descripcin Solucin slida de C en Fe BCC 0.022
AustenitaSolucin slida de C en Fe FCC 2.11
Ferrita Solucin slida de C en Fe BCC 0.09
Cementita
Fe3C6.67* Compuesto intermedio Metaestable Cermica
Estructura cristalina Solubilidad (%C)
Comentarios
Fase terminal
Fase terminal
Fase terminal Sin inters industrial
Propiedades mecnicas
Blanda y dctil
-
-
Dura y frgil
Diagramas de fases Fe-C: DiagramaFerrita (x100) Austenita (x400)
C intersticial
Diagramas de fases Fe-C: DiagramaAcero: Aleacin Fe-C con un contenido de C inferior al 2.11% (normalmente %C < 1%)
Fundicin: Aleacin Fe-C con un contenido de C entre 2.11% y 6.7% (normalmente %C < 4.5%).
Diagramas de fases Fe-C: Desarrollo microestructural ACEROSEnfriamiento lento de acero eutectoideConcentracin de C igual a la del punto eutectoide (=0,77%C)Microconstituyente eutectoide Perlita (Ferrita eutectoide + Cementita eutectoide)
Diagramas de fases Fe-C: Desarrollo microestructural2 CASOS: Ttransf justo debajo de TE--Mayor T: Difusin ms rpida
--La perlita es ms GRUESA.
Ttransf bastante debajo de TE
--Menor T: Difusin ms lenta
--La perlita es ms FINA
Adaptadas de fig. 10.7 (a) y (b), Callister Ed. 2000No se puede mostrar Noimagen. Puede que la se puede mostrar la imagen. Puede su equipo no tenga suciente memoriaque su equipo est para abrir la imagen o que sta no tenga suciente daada. Reinicie el equipo y, a memoria continuacin, abra el para abrir la imagen archivo de nuevo. Si o que puede que sigue apareciendo la x roja,sta est daada. Reinicie el tenga que borrar la imagen e insertarla de equipo y, a nuevo. continuacin, abra el archivo de nuevo. Si sigue apareciendo la x roja, imagen. No se puede mostrar lapuede que tenga que borrar Puede que su equipo no tenga la imagen insertarla suciente memoria paraeabrir la de est daada. imagen o que sta nuevo. Reinicie el equipo y, a continuacin, abra el archivo de nuevo. Si sigue apareciendo la x roja, puede que tenga que borrar la imagen e insertarla de nuevo. No se puede mostrar la No se imagen. Puede que No se puede su equipo no tenga suciente memoria para puede No mostrar se abrirN imagen o que sta est daada. la mostr puede la Reinicie el equipo y, a continuacin, abra el ar la o mostrar la archivo de image Si sigue apareciendo la x nuevo. imagen. roja,spuede que tenga que borrar la imagen e No se n. No Puede que se insertarla de nuevo. Puede puede e puede su equipo mostra no tenga mostr r la ar N suciente la imagen o memoria image . Puede n. se que su No pu equipo No se se No se ed puede puede pu e No se mostrar mostra ed puede la r la e mostrar la imagen. No se puede imagen. Puede mostrar la N que su Puede que imagen. o equipo su su Puede que equipo s equipo no e tenga
- Menor T: Las colonias, luego granos se hacen ms grandes
- Mayor T: Los granos son de menor tamao
Diagramas de fases Fe-C: Desarrollo microestructural ACEROSEnfriamiento lento de aceros hipoeutectoidesConcentracin de C inferior a la del punto eutectoide (0,77%C)Microconstituyente eutectoide Perlita (Ferrita eutectoide + Cementita eutectoide)
Cementita proeutectoide
Diagramas de fases Fe-C: Desarrollo microestructural ACEROS
Diagramas de fases Fe-C: Influencia de aleantes. Teutectoide cambia:T eutectoide (C)1200 1000 800 600 0 Ni 4 8 12 Cr Mn Ti Mo Si
Ceutectoide cambia:C eutectoide(wt%C)0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 Si Ti Mo 4 W 8 Ni Cr Mn 12
W
wt. % de elementos aleantesAdaptada de fig. 9.29, Callister Ed. 2000
wt. % de elementos aleantesAdaptada de fig. 9.30, Callister Ed. 2000
Variacin de la temperatura y concentracin eutectoide motivada por la presencia de aleantes.
Diagramas de fases Fe-C:
Propiedades mecnicas.
> %Fe() > %Fe3CBajo C Medio C Bajo C Medio C Blando Semi-duro Blando Semi-duro
100
900 700 500
resist. traccin
tenacidad40
dureza50
En. impacto (Izod, ft-lb)
max(MPa) 00 11 lim(MPa)
Hipo
Hiper
%EL
Hipo
Hiper
80
300 0
lm. elstico0,77 0,5
0
(Adaptadas de figs. 10.21 (a) y (b), Callister, Ed. 2000)
ductilidad0,77 0 0 0,5 1
wt%C
1
wt%C
A ms wt%C:
aumentan dureza y fragilidad, max (TS) y lm (YS)
disminuyen la ductilidad (%EL.)~ estriccin (%RA) y la tenacidad
Diagramas de fases Fe-C.
Objetivos de aprendizaje: Dibujar esquemticamente un diagrama de fases Fe-C. Extraer informacin de fases presentes, composicin y cantidad de cada una de ellas, a partir de un diagrama de fases Fe-C. En composiciones del sistema Fe-C comprendidas entre 0.022-2.11 %C, saber especificar si la aleacin es hipo/hipereutectoide o eutectoide. En composiciones del sistema Fe-C comprendidas entre 0.022-2.11 %C, identificar y nombrar las fases proeutectoides En composiciones del sistema Fe-C comprendidas entre 0.022-2.11 %C, calcular las fracciones msicas de fase proeutectoide y perlita. En composiciones del sistema Fe-C comprendidas entre 0.022-2.11 %C, dibujar esquemticamente la microestructura generada por enfriamiento. Explicar el efecto de la presencia de aleantes en el sistema Fe-C.