Tema 1

TEMA 1.- CONCEPTOS PREVIOS
1.-Definiciones
2.-Diagramas de Equilibrio de Fases
2.1.-Introducción
2.2.-Tipos de Diagramas de Fases
2.3.-Construcción de Diagramas
2.4.-Desarrollo de Microestructuras
2.5.-Resumen
3.-Diagrama Fe-C
3.1.-Puntos Críticos
3.2.-Estructuras Cristalinas
3.3.-Clasificación
3.4.-Componentes Estructurales
3.5.-Tratamientos Térmicos
3.5.1. Diagrama TTT
3.5.2. Componentes Estructurales
4.-Clasificación de los aceros
AEJB
1.- Definiciones
REGLA DE LAS FASES O LEY DE GIBBS
En un sistema con C componentes presentes en forma de
F fases existen L grados de libertad, según la siguientes
expresión:
L=C–F+2
Esta regla fue deducida por J. Willard Gibbs hacia 1880, pero publicada en
“Transactions of The Conneticut Academy” de poca difusión, impidiendo su
conocimiento hasta principios de 1900.
Todas las propiedades intensivas (independientes de la
cantidad) de una sustancia pura, están determinadas si lo están
la temperatura y la presión.
Se podrían haber fijado otras propiedades, pero en cualquier
caso el estado de la sustancia estaría totalmente definido.
AEJB
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1.- Definiciones
Sistema: “Porción de materia aislada en un recipiente inerte,
real o imaginario”. Por ejemplo: un volumen de agua,
aleaciones de Fe-C (sistema Fe-C).
●
Componente: “Elemento o compuesto químico estable en las
condiciones del proceso”. También puede definirse como el
“menor nº de especies químicas diferentes e independientes
necesarias para describir la composición de cada una de las
fases del sistema”.
●
Fase: “Porción homogénea de un sistema, físicamente distinta y
mecánicamente separable”.
Puede ser una cantidad grande o pequeña de materia, en una
porción o en varias, pero no de dimensiones moleculares.
●
Grado de Libertad: “Variable independiente que puedo
modificar hasta ciertos valores manteniendo el equilibrio”.
Ejemplo: Presión, Temperatura, Densidad, Índice de refracción,
Calor especifico, etc. No es necesario especificar todas estas
propiedades para caracterizar propiamente el sistema.
●
AEJB
3
1.- Definiciones
●
●
●
AEJB
Ejemplo: Disolución de sal común en agua.
1 Componente; 1 Fase
1 Componente; 2 Fases
2 Componentes; 1 Fase 2 Componentes; 2 Fases
Ejemplo: Agua y hielo
1 Componente; 1 Fase
1 Componente; 2 Fases
2 Componentes; 1 Fase 2 Componentes; 2 Fases
Ejemplo: Micrografías
1 Componente; 1 Fase
1 Componente; 2 Fase
2 Componentes; 1 Fase 2 Componentes; 2 Fases
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1.- Definiciones
Microestructura: “Forma, tamaño, distribución, orientación,
etc. de los granos que forman la estructura de un material”.
Determina las propiedades mecánicas y físicas de un
material. Puede tratarse desde una “simple” estructura de
granos en un metal puro hasta una mezcla compleja de fases
en una aleación.
●
Microestructura Cu puro
Microestructura Acero con distintos
tratamientos térmicos
AEJB
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1.- Definiciones
Solución Sólida: “Mezcla de dos tipos diferentes de átomos, el
mayoritario es el disolvente y el minoritario es el soluto”.
Los átomos de soluto puede ocupar posiciones de sustitución
o intersticiales en la red del disolvente, manteniéndose la
estructura cristalina del disolvente.
●
AEJB
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1.- Definiciones
Límite de Solubilidad: “Concentración máxima de átomos de
soluto (para una temperatura específica)”.
La adición de un exceso de soluto forma otra disolución o
compuesto diferente.
Ejemplo: Sistema Agua-Azúcar.
●
AEJB
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2.- Diagramas de Equilibrio de Fases
Generalmente se presupone que los sistemas con sus
fases y sus componentes están en equilibrio, lo cual es
una visión estática y final, una situación ideal y
homogénea, pero frecuentemente existen situaciones de
equilibrio no alcanzadas.
En el caso de una situación cambiante estaremos ante un
equilibrio activo, la tendencia del sistema será la de
alcanzar el equilibrio ideal.
Pero con bastante frecuencia se obtienen situaciones de
desequilibrio o equilibrio no alcanzado, estaríamos ante
un equilibrio metaestable, cuando sea posible, si las
variables lo permiten, se alcanzará el equilibrio final.
AEJB
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2.1.- Introducción
Los diagramas de equilibrio de fase son mapas (temperaturapresión; temperatura-composición) de las fases de equilibrio
de un material en función de las condiciones de P, Tª y
Composición.
Ejemplo: Existen diferentes estructuras cristalinas en la que
puede presentarse el H2O en estado sólido, cada una en una
región diferente del espacio P-Tª, es decir, es estable para
ciertas condiciones de P y Tª.
AEJB
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2.1.- Introducción
Diagrama de fases del H2O para altas presiones: varias fases
sólidas diferentes, correspondientes a hielo con diferentes
estructuras cristalinas (polimorfismo).
Puede observarse que el hielo tipo VII por encima del punto K
puede tener un punto de fusión superior a 100ºC.
La fase liquida se mantiene a 3000 atms por debajo de -20 ºC.
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2.2.- Tipos de Diagramas de Fases
SISTEMA DE DOS COMPONENTES:
1 Fase y 2 Componentes = ? Grados de Libertad
Debemos definir... Presión, Temperatura y Concentración.
Diagramas 3D
Proyección sobre un plano o fijar una variable y hacer una
representación plana de las otras dos.
En Metalurgia se suele fijar la Presión y usar diagramas
bidimensionales de Temperatura y Concentración (peso
porcentual).
Y reducir a equilibrios binarios (Líquido-Gas; Sólido-Gas o
Líquido-Sólido).
El más sencillo: Dos fases líquidas a presión constante
(1 atm) y a temperaturas que no aparezcan fases sólidas.
AEJB
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2.2.- Tipos de Diagramas de Fases
SISTEMA DE DOS COMPONENTES:
La línea continua delimita la región
de dos fases.
Línea de a 60ºC:
Hasta el punto a el alcohol
isobutílico es soluble en agua (1
fase). El punto a es el punto de
máxima solubilidad del alcohol
isobutílico en agua a 60ºC.
Después del punto c tenemos
agua disuelta en alcohol
isobutílico (1 fase).
Entre a y c tenemos 2 fases en
una cierta proporción:
Alcohol disuelto en agua
Agua disuelta en alcohol
AEJB
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2.2.- Tipos de Diagramas de Fases
SISTEMA SÓLIDO-LÍQUIDO DE 2 COMPONENTES:
En estos sistemas el comportamiento más sencillo se
presenta cuando ambos componentes en estado sólido y
en fase líquida presentan solubilidad total.
Cualquier composición intermedia
presenta un rango de equilibrio
entre sólido y líquido a
temperaturas intermedias
a las de los puntos de fusión
de los componentes del
sistema.
En los procesos de
Metalurgia en general y de
Soldadura en particular los
equilibrios más interesantes
corresponden a la existencia
de fases líquida y sólida.
AEJB
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2.2.- Tipos de Diagramas de Fases
Ejemplo de diagramas de equilibrio de fases binarios
Los sistemas que presentan en estado sólido una sola fase, son resultado
de una miscibilidad total de los componentes sólidos, cosa algo
infrecuente, más frecuente suele ser la miscibilidad o solubilidad parcial
mutua de dos fases sólidas lo cual da lugar a fenómenos EUTÉCTICOS
(fácilmente fusible) .
Este fenómeno de miscibilidad parcial se presenta con frecuencia cuando
los átomos de un componente son pequeños y pueden colocarse en los
espacios intersticiales de la red del compuesto, formada por átomos de
mayor tamaño .
AEJB
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2.2.- Tipos de Diagramas de Fases
SISTEMA SÓLIDO-LÍQUIDO DE 2 COMPONENTES.
FORMACION DE UNA MEZCLA EUTECTICA.
Consideremos un sistema de dos componentes,
totalmente miscibles en fase liquida y que forman en
fase sólida sus formas cristalinas puras.
Las curvas AE y BE muestran las líneas de equilibrio entre
liquido y Benceno o Naftaleno sólido puro
respectivamente.
La línea horizontal es la
temperatura por debajo de
la que no existe fase liquida.
Ley de Gibbs:
L= 2-3+2 =1
Solo hay un grado de libertad,
la Presión, si la suponemos
fija, el eutéctico es un punto
totalmente definido.
AEJB
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2.2.- Tipos de Diagramas de Fases
DEFINICIÓN DE EUTECTICO:
“Cuando en un sistema de 2 componentes, una composición
determinada presenta un cambio de fase completo para los
dos componentes, con inmiscibilidad en fase sólida, y este
punto presenta un mínimo de temperatura de fusión en el
conjunto, decimos que se produce un EUTÉCTICO”.
A esta concentración, a veces mal denominada compuesto,
se llama composición eutéctica, a la temperatura a la que
se produce (presión fija) se denomina temperatura eutéctica
y el punto concreto del diagrama de fase se cita como punto
eutéctico.
Las aleaciones que presentan eutécticos permiten la
segregación de uno u otro de los componentes quedando
atrapado el más rico en una matriz eutéctica.
AEJB
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2.2.- Tipos de Diagramas de Fases
EQUILIBRIOS EN SISTEMAS DE TRES COMPONENTES
Cuando el sistema presenta 3 Componentes, se recurre
a diagramas de tipo triangular, anotando sobre el
diagrama en su caso de forma algebraica los cambios y
puntos singulares, estos diagramas de fases para tres
componentes se establecen para 2 Grados de Libertad
prefijados (Presión y Temperatura).
Los diagramas triangulares son realmente secciones
isotérmicas de un sólido geométrico cuya base es un
triángulo equilátero, en el cual se marcan las
concentraciones, y un eje vertical en el que se marca la
temperatura.
Tal sólido se puede construir con base en un estudio de
un sistema ternario dado a diversas temperaturas, y la
subsecuente reunión de las secciones isotérmicas en un
modelo tridimensional.
AEJB
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2.2.- Tipos de Diagramas de Fases
EQUILIBRIOS EN SISTEMAS DE TRES COMPONENTES
Ejemplo: Sistema Bi-Sn-Pb (sistema con un Eutéctico
Triple).
En este sistema de tres componentes se puede observar
que se forman tres eutecticos Binarios (Bi-Pb Pb-Sn y SnBi) que a su vez confluyen en un ternario a 96ºC.
Ley de Gibbs en el
Eutectico Triple
L= 3 -4 +2 =1
Los cortes isotérmicos
representan zonas con
sólido precipitado
correspondiente al
vértice adyacente.
AEJB
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2.2.- Tipos de Diagramas de Fases
Se han propuesto varios métodos para trazar diagramas
de equilibrio bidimensionales para sistemas de tres
componentes.
El sistema triangular propuesto por Stokes y Roozeboom
es el más empleado.
En general se recurre a representar con diagramas
triangulares según la composición para cada isoterma,
representando las líneas de cambio de fase sobre el
diagrama.
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2.3.- Construcción de Diagramas
Los diagramas de fase se pueden determinar mediante:
Cálculos termodinámicos.
Identificando las fases presentes en función de la Tª y la
Composición mediante observación directa en el
microscopio y análisis químico.
Midiendo cambios de propiedades en función de la Tª y
la Composición.
Curvas de enfriamiento durante la solidificación: la
velocidad de enfriamiento disminuye durante la
transformación debido al calor latente de fusión.
AEJB
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2.3.- Construcción de Diagramas
En fisicoquímica básica existen dos métodos para establecer
las condiciones de equilibrio entre fases:
ANÁLISIS TÉRMICO. Mediante el análisis térmico y
siguiendo la evolución de las temperaturas de enfriamiento
en función del tiempo, pueden determinarse los cambios de
fase líquido-sólido, estableciendo temperaturas de cambio
de fase para ensayos de diferentes concentraciones.
Este es el sistema adecuado para el estudio y construcción
de diagramas de fases de aleaciones.
MÉTODO DE SATURACIÓN O SOLUBILIDAD. El método
de saturación o solubilidad es más adecuado para el estudio
de sistemas de dos componentes en estado líquido, caso de
agua y alcohol isobutílico visto anteriormente.
AEJB
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2.3.- Construcción de Diagramas
Veamos lo que sucede con el sistema Benceno Naftaleno en
cuatro composiciones:
a) Benceno Puro,
b) Línea e
c) Línea b
d) Naftaleno Puro
AEJB
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2.4.- Desarrollo de Microestructuras
Relación entre
diagrama de fases y
microestructura.
Vamos a ver ejemplos
de microestructuras de
enfriamiento lento
(“equilibrio”) típicas.
Solubilidad total en
fases sólido y
líquido (Diag. Cu-Ni)
AEJB
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2.4.- Desarrollo de Microestructuras
Sistema con Punto Eutéctico (Diag. Sn-Pb)
AEJB
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2.4.- Desarrollo de Microestructuras
Sistema con Punto
Eutéctico (Diag. Sn-Pb):
Composición C1
AEJB
Sistema con Punto
Eutéctico (Diag. Sn-Pb):
Composición C2
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2.4.- Desarrollo de Microestructuras
Sistema con Punto Eutéctico (Diag. Sn-Pb):
Composición C3=Ce
AEJB
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2.4.- Desarrollo de Microestructuras
Sistema con Punto Eutéctico (Diag. Sn-Pb):
Composición C4
AEJB
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2.5.- Resumen
Para condiciones fijas en equilibrio termodinámico el
conocimiento de un sistema material se obtiene a través
de los diagramas de fase.
Un sistema se encuentra en equilibrio termodinámico
cuando la energía libre del sistema es mínima.
Macroscópicamente, un sistema está en equilibrio cuando
sus características no cambian con el tiempo, o lo que es
lo mismo, permanece estable.
El diagrama de fases de un solo componente se construye
representando la temperatura en abcisas y la presión en
ordenadas, y marcando las líneas que separan las tres
fases o estados posibles (sólido, liquido, vapor).
Para dos componentes, se procede a fijar una variable
(presión), representando en ordenadas la temperatura y en
abcisas la concentración de los componentes.
AEJB
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2.5.- Resumen
En los diagramas de fase se puede:
Conocer las fases presentes a diferentes composiciones y
temperaturas bajo condiciones de enfriamiento lento (en
equilibrio).
Averiguar la solubilidad en estado sólido de los distintos
componentes.
Determinar la temperatura de solidificación y fusión de
las diferentes fases.
Métodos para la construcción de los diagramas de fases:
Saturación o Solubilidad, adecuado para disoluciones
sólido-liquido, no en metalurgia.
Análisis Térmico Diferencial, se determina la curva de
enfriamiento de una composición fija en función del
tiempo, observando los cambios de la pendiente de la
curva de enfriamiento.
AEJB
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2.5.- Resumen
El método ATD presenta limitaciones cuando se quiere
conocer los cambios que se producen en estado sólido, en
donde el cambio de pendiente por el calor de
transformación es muy inferior al calor latente de
fusión/solidificación.
Para conocer estos cambios de fase en estado sólido se
puede emplear el método metalográfico por congelación
de la estructura, enfriamiento rápido y la difracción de
Rayos X que permite determinar las dimensiones de la red
cristalina y los cambios de solubilidad sólida que se
producen en función de la temperatura
AEJB
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2.5.- Resumen
Regla de la Palanca:
Si en un diagrama de fases, trazamos una horizontal a
una temperatura que corte las curvas de liquidus y de
solidus, esta línea presenta en las intersecciones las
composiciones correspondientes a las fases presentes.
Las cantidades relativas de las fases, son inversamente
proporcionales al segmento de la composición con la
intersección con solidus o liquidus respectivamente.
Cambios de fase en el enfriamiento
A medida que una composición se va enfriando se
produce una solidificación que es más rica en el
componente de mayor punto de fusión, a la vez que la
fase liquida se va enriqueciendo en el de menos punto de
fusión. A lo largo del enfriamiento se van a producir
segregaciones orientadas por los puntos de fusión de
los componentes.
Globalmente la composición no cambia, y si existe
difusión suficiente, el sólido será homogéneo, pero las
estructuras sólidas pueden presentar fase segregadas.
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3.- Diagrama Fe-C
Peritéctico
E1
Eutectoide
AEJB
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3.1.- Puntos Críticos
●
AEJB
Region Peritectica del Diagrama Fe-C
33
3.1.- Puntos críticos
Punto Eutéctico: Composición del 4,3 % de C y temperatura de 1147ºC.
Esta composición cae en el dominio de las Fundiciones Férreas
metalográficamente adopta la forma de LEDEBURITA. Por debajo del 4,3%
solidifica la fase gamma y por encima la cementita (Fe3C).
Punto Peritéctico (o inverso): En las proximidades del Fe puro, a 1493ºC y
0,18% de C. Se forma mediante la segregación de una estructura de Fe Delta ,
cúbico centrado en el cuerpo y la solidificación de una fase sólida con
estructura cúbica centrada en caras o fase gamma (transformación de carácter
expansivo).
Punto Eutectoide (o falso eutéctico): Variación de fases en forma sólida, a
723ºC y 0,8% de C. Esta composición se denomina PERLITA (láminas de
ferrita y cementita). Por debajo del 0,8% se segrega ferrita y perlita, y por
encima del eutectoide perlita y cementita (transformación compresiva).
AEJB
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3.2.- Estructuras Cristalinas
En fase sólida los aceros
sufren modificaciones
cristalinas que conllevan
cambios de las distancias
intercristalinas, lo que significa
expansiones y contracciones
con recolocación de átomos de
Carbono.
En el rango de la solidificación
hasta los 1400ºC, se produce la
transición desde Ferrita (Fe δ)
hasta Austenita (Fe γ),
produciéndose una expansión
en volumen.
A 910ºC se produce de nuevo
una transformación desde
Austenita (Fe γ) hasta Ferrita
(Fe α).
AEJB
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3.2.- Estructuras Cristalinas
FERRITA (Fe α):
CELDA CÚBICA CENTRADA EN EL CUERPO (BCC)
Nº de coordinación:8
Átomos por celda: 8 aristas*1/8 + 1centro =2
Relación entre la longitud de arista y el radio del átomo:
r=
c
3a
4
Eficacia del empaquetamiento: 68%
b
a
AEJB
Vocupado
Vcelda
2(4 3 )πr 3 2(4 3 )πr 3
3π
=
=
=
= 0.68
3
3
8
a
( 4r )
3
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3.2.- Estructuras Cristalinas
AUSTENITA (Fe γ):
CELDA CÚBICA CENTRADA EN LAS CARAS (FCC)
Nº de coordinación:12
Átomos por celda: 8 aristas*1/8 + 6caras*1/2=4
Relación entre la longitud de arista y el
radio del átomo: (4r)2=a2+a2
4r
Eficacia del empaquetamiento: 74%
Vocupado
a
Vcelda
=
4 ⋅ (4 3 )πr 3
a
3
(
4 3 )πr 3
=
4r
= 0.74
21/ 2
AEJB
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3.3.- Clasificación
Al dominio de la existencia de AUSTENITA (Fe gamma) como
fase sólida (0 al 2,03%C) es a lo que se denomina dominio de los
aceros.
Por encima de este valor se sitúa el dominio de las fundiciones
férreas.
A los aceros por debajo del punto eutectoide se les denomina
hipoeutectoides, de gran importancia industrial.
Por encima del eutectoide se denominan hipereutectoides.
Por debajo del 0,028%C, a 723ºC, disponemos de ferrita pura
(Fe alfa).
Entre el 2,03%C y el eutéctico, la estructura sólida consiste en:
austenita + ledeburita + cementita, que termina transformándose
en cementita y perlita dando lugar a las fundiciones perlíticas.
Por encima del 4,3%C se produce la segregación de grafito
(fundiciones esferoidales).
AEJB
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3.4.- Componentes Estructurales
AEJB
A
B
C
D
40
3.4.- Componentes Estructurales
AEJB
41
3.4.- Componentes Estructurales
AUSTENITA
Es una aleación sólida intersticial de C en Feo
Gamma, llegando hasta un contenido máximo en
carbono de 2,06%.
Es el constituyente
más denso de los
aceros, conduce
peor el calor y la
electricidad que el
Fe Alfa, no es
Magnética.
A partir de los 723ºC
se desdobla en
Ferrita y Cementita.
AEJB
Acero inoxidable austenítico AISI 304
42
3.4.- Componentes Estructurales
FERRITA
Es una aleación sólida instersticial de C en Fe alfa. La
ferrita disuelve muy poca cantidad de Carbono a
temperatura ambiente, la solubilidad máxima se alcanza
a 723ºC y es de 0,028%C.
La Ferrita es el constituyente mas blando, dúctil y
maleable de los aceros, con una resistencia a tracción
aproximada de 30 Kg/mm2,
presenta una elevada
permeabilidad magnética.
En los Aceros la Ferrita se
presenta como proeutectoide
junto con la perlita y como
eutectoide mezclado con la
Cementita para formar Perlita.
Acero de bajo contenido en carbono (<0,08%)
AEJB
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3.4.- Componentes Estructurales
FERRITA
Acero de baja aleación DIN 1.2378
0.38%C; 0.30%Si; 2.00%Cr; 1.50%Mn; 1.10%Ni; 0.20%Mo
AEJB
44
3.4.- Componentes Estructurales
CEMENTITA
Es un componente intersticial formado por carburo
de hierro (Fe3C) con un contenido en C del 6,67% y el
93,33% de Fe.
Es el constituyente más duro y frágil de los que
aparecen en el diagrama Fe-C. Su resistencia a
tracción es limitada pero presenta una muy elevada
resistencia a compresión.
En los Aceros aparece
como proeutectoide con
la perlita en los
hipereutectoides,
como eutectoide con
laminas intercaladas
de Ferrita formando
Perlita y como
proeutectico con
la Ledeburita en los
hipereutecticos.
AEJB
45
3.4.- Componentes Estructurales
PERLITA
Es una mezcla eutectoide formada por laminas
alternadas de poco espesor de Ferrita y Cementita.
La separación de estas láminas viene afectada por la
velocidad de enfriamiento, menor espesor a mayor
velocidad de enfriamiento
La perlita tiene una
composición en Carbono
de 0,8% la mayor parte
formando Cementita.
Acero para moldes recocido. 0,38%C
AEJB
46
3.4.- Componentes Estructurales
AEJB
47
3.4.- Componentes Estructurales
FERRITA vs AUSTENITA
AEJB
48
3.4.- Componentes Estructurales
AEJB
49
3.4.- Componentes Estructurales
AEJB
50
3.4.- Componentes Estructurales
LEDEBURITA
Es una mezcla Eutéctica formada por un 48% de Austenita y un 52%
de Cementita, es estable hasta 723ºC, transformándose en
agrupaciones de Perlita y Cementita de aspecto eutéctico.
Su contenido en
Carbono es del
4,3%.
AEJB
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3.4.- Componentes Estructurales
LEDEBURITA
AEJB
52
3.5.- Tratamientos Térmicos
AEJB
53
3.5.- Tratamientos Térmicos
AEJB
54
3.5.- Tratamientos Térmicos
AEJB
55
3.5.1.- Diagrama TTT
AEJB
56
3.5.1.- Diagrama TTT
Velocidad de transformación:
Una transformación de fase requiere de nucleación y
crecimiento. La velocidad de transformación
dependerá de la velocidad de ambas.
El diagrama TTT
muestra el Tiempo
necesario para
Transformar una
fracción de la
muestra en función
de la Temperatura.
La velocidad de
transformación está
limitada por una
nucleación lenta a
altas temperaturas y un crecimiento lento a baja
temperatura.
AEJB
57
3.5.2.- Componentes Estructurales
PERLITA
Ya definida en el diagrama FeC como un eutectoide
formado por laminas alternas de Ferrita y Cementita.
Se forma en la zona de alta temperatura perlítica del
diagrama, obteniéndose perlita de grano grueso, medio o
fino, según la parte de la zona en que se produzca la
transformación.
La Perlita de grano grueso aparece en la parte alta de la
zona superior, con velocidad de enfriamiento pequeña.
La de grano fino aparece en la parte inferior cerca de la
nariz perlítica.
La de grano medio se encuentra en la zona intermedia.
AEJB
58
3.5.2.- Componentes Estructurales
MARTENSITA
Solución sólida sobresaturada de C en Fe alfa.
Se origina al transformarse la red CCCaras de la AUSTENITA
en Fe alfa (CCCuerpo). Esta red disuelve pequeñas
cantidades de C, por lo que al no poderse producir la
difusión por la elevada velocidad de enfriamiento, se
provoca un ensanchamiento tetragonal de la red cúbica alfa.
La Martensita tiene más
volumen que la Austenita
de la que procede. Se
caracteriza por sus agujas
orientadas según ángulos
de 60º y por su gran dureza.
Esta estructura es típica de
un tratamiento térmico de
temple, cuyo objetivo suele
ser el endurecimiento del
Acero.
Acero para moldes templado. 0,38%C
AEJB
59
3.5.2.- Componentes Estructurales
BAINITA
Mezcla de agujas de ferrita con precipitados de
cementita en el contorno.
La austenita se transforma en ferrita por cambio en la
red CCCaras a CCCuerpo, facilitando la difusión del C
para formar carburos.
Los cristales de ferrita
crecen por plegamientos
de la red en forma de
agujas.
La ferrita recién formada
está sobresaturada de
carbono, que tiende a
precipitarse en forma de
cementita
Acero para moldes templado y revenido. 0,38%C
AEJB
60
3.5.2.- Componentes Estructurales
MARTENSITA
●
La temperatura de inicio y final de formación de martensita viene dada por la
formula de STEVE y HAYNES:
Ms ºC = 561- 474(%C) - 33 (%Mn) - 17(%Ni) - 17(%Cr) - 21(%Mo)
Mf ºC = Ms - 215 +- 15
●
Estas expresiones son de aplicación para composiciones:
%C de 0,10 a 0,55
%Cr hasta 3,5
AEJB
%Mn de 0,20 a 1,70
%Ni hasta 5
% Si de 0,10 a 0,35
% Mo hasta 1
61
3.5.2.- Componentes Estructurales
MARTENSITA
AEJB
MARTENSITA REVENIDA
62
4.- Clasificación de los aceros
Definición de ACERO
Según la norma UNE EN 10020, se define acero como:
“Material en el que el hierro es el elemento
predominante, el contenido en carbono es,
generalmente, inferior al 2% y contiene además otros
elementos”
AEJB
63
4.- Clasificación de los aceros
Clasificación según la composición química (UNE EN 10020):
●
●
●
AEJB
Aceros no aleados:
Contenido de sus
elementos inferior a
la tabla 1 UNE EN 10020.
Aceros inoxidables:
Aquellos con Cr ≥ 10,5%
y C ≤ 1,2%.
Otros aceros aleados:
Cualquier otro.
64
4.- Clasificación de los aceros
Clasificación según su calidad (UNE EN 10020):
Aceros no aleados:
Aceros no aleados de calidad: A los que se les exige
características específicas (tenacidad, tamaño de grano, etc.)
Aceros no aleados especiales: Mayor pureza, mayor
control de la composición. Generalmente para temple y
revenido y con requerimiento de propiedades.
Aceros inoxidables:
Según el contenido en Ni (2,5%).
Según sus características: resistencia a la corrosión,
oxidación en caliente y fluencia.
Otros aceros aleados:
Aceros aleados de calidad: Aceros con requisitos
específicos (tenacidad, tamaño de grano, etc.)
Aceros aleados especiales: No inoxidables con control
específico de su composición.
AEJB
65
4.- Clasificación de los aceros
Clasificación de los aceros según su utilización:
Aceros de construcción: Suelen ser soldables.
Aceros de uso general: El estado bruto suele ser el de
laminación.
Aceros cementados: Corteza dura, núcleo dúctil y tenaz.
Aceros para temple y revenido: Estructura fina de
martensita revenida.
Aceros para usos especiales: Incluyen a los aceros
inoxidables.
Aceros para herramientas: De alta dureza y resistencia al
desgaste.
Aceros no aleados: Generalmente templados.
Aceros aleados: Los elementos de aleación más comunes
son el Mn, el Cr, el Mo, el V, el W y el Ni.
Aceros rápidos: Para grandes velocidades de corte, aleados
con W, Mo y Mo-Co.
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4.- Clasificación de los aceros
Clasificación de los aceros soldables:
Aceros no aleados
Aceros de baja aleación
Aceros al C y al C-Mn. Usados en construcción, aceros de
alto límite elástico: aleantes, H, S mínimo, desgarre laminar,
límite de Nb, precalentamiento, PWHT, carbono equivalente.
Aceros bonificados. Aceros templados y revenidos:
tratamiento térmico, rotura frágil, ensayo Robertson.
Aceros de media aleación
Aceros al C-Mo y al Cr-Mo. Resistentes a altas temperaturas,
al creep, a la oxidación en caliente: Factor J,
precalentamiento, PWHT.
Aceros criogénicos o al Ni. Temperaturas < 0ºC: Limitación
magnética, crecimiento de grano en ZAT.
Aceros de alta aleación o Inoxidables. %Cr>13%, así como
Mo y Ni. Podemos distinguir: Ferríticos, Austeníticos,
Martensíticos, Duplex.
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