Materiales Metálicos

Diagrama Fe – CMicroestructuras características

Materiales Metálicos. Ing. Arias – Ing. Zanin 2008

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Diagrama Fe - CDiagrama binario, totalmente

soluble al Líquido, parcialmente soluble al Sólido A, insoluble al

Sólido B.

Esquema comparativo de la Resistencia y la Fluidez en función

del tipo de estructura.

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Diagrama Fe - CDiagrama Metaestable Fe – CFe3 y Estable Fe - C

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Diagrama Metaestable: Fe – CFe3

- Carbono combinado en forma de Cementita (CFe3) (Compuesto Intermetálico)

- Elevada velocidad de enfriamiento (molde de alta disipación de calor, ejemplo: (molde metálico)

- Insoluble al Sólido B (CFe3).

- Obtención de Aceros y Fundiciones Blancas, posteriormente Fundición Maleables de corazón Negro (americana) y de corazón blanco (europea). Vía Sólido.

Diagrama Fe - C

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Diagrama Fe - C

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Diagrama Fe - C

Diagrama Estable:Fe – C

- Carbono libre en forma de Grafito. No hay formación de Compuesto Intermetálico.

-Lenta velocidad de enfriamiento (molde de baja disipación de calor. ejemplo: molde térreos)

- Obtención de Fundiciones Grises. Vía Líquido.

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Diagrama Fe - C

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Diagrama Fe - C

El Diagrama Metaestable posee:

Cuatro estados Alotrópicos para el Sólido A (Fe δ, Fe γ , Fe β , Fe α )

Fe δ: BCC, Nºcoordinación: 2, Fe γ: FCC, Nºcoordinación: 4, Parametro de red; 3,6 ǺFe β: BCC, Nºcoordinación: 2, ( no magnético)Fe α: BCC, Nºcoordinación: 2, Parametro de red; 2,8 Ǻ

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Diagrama Fe - C

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Diagrama Fe - C

Compuesto Intermetálico, (Cementita, CFe3 ) P. fusión: 1227º C, con 6,67% de C

Posee un comportamiento igual que un metal puro, por lo que en un análisis térmico actuará del mismo modo.

Divide al diagrama en dos zona hipo intermetálicas o hiper intermetálicas. En el diagrama Fe - CFe3, solo se utiliza la zona hipo intermetálica.

Posee Elevada Dureza, Resistencia a la Rotura, al Desgaste y alta Fragilidad, pero baja Plasticidad, rompe con poca o sin deformación, baja Maleabilidad y baja Ductilidad, como también reducido Alargamiento y Estricción.

Al ser un compuesto químico, no posee electrones libres, por lo que la conductividad térmica y eléctrica es mínima.

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Diagrama Fe - C

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Diagrama Fe - C

Cuatro Soluciones Sólidas: α (Ferrita), β, γ (Austenita), δ.

Ferrita: Solución sólida intersticial de C disuelto en Fe α , de estructura cúbica centrada en el cuerpo, con 0,025% a 721º C como máxima solubilidad.

Austenita: Solución sólida intersticial de C disuelto en Fe γ, de estructura cúbica

centrada en las caras, con 2,11% de C a 1148º C como máxima solubilidad.

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Diagrama Fe - C

Ejemplos de ferrita con 0,013% de C, enfriados a 725º C y 695º C respectivamente, atacado con Nital, 100X

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Diagrama Fe - C

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Diagrama Fe - C

Tres invariantes: Peritéctico. Invariante con 0,18% de C a 1494º CEutéctico (Ledeburita): Mezcla en forma de láminas yuxtapuestas de Austenita y Cementita, con 4,3% de C a 1145º C.

Eutectoide (Perlita): Mezcla de en forma de láminas yuxtapuestas de, mas finas que la mezcal eutéctica, de ferrita y cementita, con 0,8% de C a 721º C. Figuras: Perlita y perlita esferoidizada 400X

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Diagrama Fe - C

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Diagrama Fe - C

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Diagrama Fe - C

• Micronstituyentes Primarios:

Ledeburita y Ledeburita Transformada (Eutéctito), Cementita Primaria, Secundaria y Terciaria (C. I.), Perlita (Eutectoide), Ferrita (α), Microconstituyente β y δ, Austenita (γ).

• Micronstituyentes Secundarios:

Martensita, Sorbita, Troostita, Bainita. Estructura Eutèctica, aprox. 200X

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Diagrama Fe - C

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Diagrama Fe - C

Ocho Puntos Críticos:

a)A0 210º C Pérdida de propiedades magnéticas en la Cementita. b)A1 721º C Temperatura de transformación eutectoide. Máxima solubilidad de C en Fe α.a)A2 768º C Punto de Curie, pérdida de magnetismo de la ferrita.b)A3 921º C Cambio alotrópico de Fe β a Fe γ.c)A4 1145º C Temperatura de transformación eutéctica. Máxima solubilidad de C en Fe γ.a)A5 1400º C Cambio alotrópico de Fe γ a Fe δb)A6 1494º C Transformación peritéctica.

Máxima solubilidad de C en Fe δ.a)A7 1535º C Punto de fusión del Fe.

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Diagrama Fe - C

Esquema porcentual de los Microconstituyentes principales en un

diagrama Metaestable Fe - CFe3

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Diagrama Fe - C

Enfriamientos a diferentes porcentajes de CarbonoMicroestructuras características

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Diagrama Fe - C

Transformaciones para una Aleación HipoEutectoide

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Diagrama Fe - C

Microestructura de un Acero 0,38% C

Acero 1015

Acero 1045

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Diagrama Fe - C

Transformaciones para una Aleación Eutectoide

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Diagrama Fe - C

Ejemplos de formación de Perlita en un enfriamiento lento. Los porcentajes se

suceden desde 0,2% C, 0,4% C, 0,6% C, 0,8% C y 1% C.Atacado químicamente con

Picral al 4%. 500X

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Diagrama Fe - C

Microestructura de un Acero 0,77% C, las zonas blancas

indican Ferrita y el resto Cementita

Microestructura de un Acero Perlítico, 400X. Observese las

marcas tipo huella digital

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Diagrama Fe - C

Apariencia de una microestructura perlitica, obtenida por enfriamiento lento de austenita, aprox 2,5º C/min. Ataque por Picral, aprox 650X.

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Diagrama Fe - C

Transformaciones para una Aleación HiperEutectoide

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Diagrama Fe - C

Microestructura de un Acero al 1% de C.

Microestructura de un Acero al 1,1% de C.

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Diagrama Fe - C

Esquema de formación de estructuras hiper e hipo eutectoides a partir de austenita a través de un enfriamiento lento a) Aceros Hipo E´ b) Aceros Hiper E´.

Figura obtenida del Metals Handbook Vol. 9, ASM

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Diagrama Fe - C

Transformaciones para una Aleación HipoEutéctica, para

un diagrama Fe – CFe3

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Diagrama Fe - C

Fundición Blanca.Las zonas blancas indican cementita y las zonas grises perlita. Atacado con Picral. 500X

Fundición Maleable.Microestructura de fundición maleable. 250X

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Diagrama Fe - C

Transformaciones para una Aleación HipoEutéctica, para un diagrama Fe – C Estable.

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Diagrama Fe - C

Fundición Gris.Fig. superior, F. Gris Ferritica. Pulida 100XFig. inferior, F. Gris Perlitica 100X

Distribución de Grafito especificado por la Norma ASTM A 247.

Fundición Gris.Fig. superior, F.Gris Perlítica 200XFig. inferior, F. Gris Ferritica perlitica.

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Diagrama Fe - C

Fundición nodular.Fig. Superior 100XFig. Inferior 200X

Fundición Nodular.El grafito en forma esferoidal rodeados de ferrita, en una matriz perlítica. 75X y 300X.(Metals Handbook ASM)

Fundición nodular.400X

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Diagrama Fe - C

Propiedades Mecánicas de aleaciones Fe – C en función del porcentaje de Carbono.

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Diagrama Fe - C

FIN