fases elásticas de los metales

1. Varias combinaciones de dos elementos producen diagramas
de fase complejos que contienen reacciones que implican tres
fases independientes. Existen cinco reacciones de tres fases
de mayor importancia en los diagramas binarios y son:
eutéctica, peritéctica, monotéctica, eutectoide y peritectoide.
Las reacciones eutéctica, peritéctica y monotéctica forman
parte del proceso de solidificación.
Las reacciones eutectoide y peritectoide son exclusivas del
estado sólido.
Reaccion peritéctica, monotéctica,
eutectoide y peritectoide

2. Tipos de Reacciones Invariantes

3. Imagen 7. Eutéctico
Imagen 8. Eutéctoide
Imagen 9. Peritéctico
Imagen 10. Peritectoide

5. Definición de otros tipos de reacciones:
•Punto de fusión congruente: Un
compuesto sólido al ser calentado mantiene
su composición hasta el punto de fusión.
•Punto de fusión incongruente: Un
compuesto sólido al ser calentado sufre
reacciones peritécticas en un liquido y en una
fase solida.

6. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO DE FASES
La fase intermedia de fusión congruente.
•Cuando una fase cambia en otra isotérmicamente (a temperatura
constante) y sin ninguna modificación en composición química, se
dice que es un cambio de fase congruente o una transformación
congruente.
• Las fases intermedias son congruentes porque son únicas y se
presentan entre las fases terminales en un diagrama de fase.
• Si la fase intermedia tiene un reducido intervalo de composición,
como sucede en los compuestos intermetálicos y los compuestos
intersticiales, entonces se representa en el diagrama con una línea
vertical y se indica con la fórmula del compuesto.

8. I. Peritéctico II. Eutéctico III. Eutectoide
IV. Monotéctico V. Peritectoide
δ+α
L2+γ
L+ε
L1+ε

9. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO DE FASES
La reacción peritéctica.
• En la reacción peritéctica un líquido y un sólido reaccionan
isotérmicamente para formar un nuevo sólido al enfriarse.
• La reacción peritéctica se expresa como: Líquido +sólido1→sólido2
Enfriamiento
Fase intermedia de fusión
congruente
Diagrama de equilibrio que muestra
una aleación intermedia que es un
compuesto intermetálico
estequiométrico (AxBy)
donde x e y están definidos
AB+A
AB+(AB+B)
B+(AB+B)
AB+B
AB+(AB+A)

11. Las aleaciones hierro-carbono pertenecen al tipo de aleaciones
que forman una composición química.
El carbono se puede encontrar en las aleaciones hierro-carbono,
tanto en estado ligado (Fe3C), como en estado libre (C, es decir,
grafito), por eso, el diagrama comprende dos sistemas:
1. Fe-Fe3C (metaestable); este sistema comprende aceros y
fundiciones blancas, o sea, las aleaciones con el carbono
ligado, sin carbono libre (grafito).
2. Fe-C (estable); este sistema expone el esquema de
formación de las estructuras en las fundiciones grises y
atruchadas donde el carbono se encuentra total o
parcialmente en estado libre (grafito).
DIAGRAMA DE FASES Fe - C

12. En el diagrama de equilibrio o de fases, Fe-C se representan las
transformaciones que sufren los aceros al carbono con la
temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de
la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de
difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse.
Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificando los
puntos críticos —temperaturas a las que se producen las sucesivas
transformaciones.
Diagrama Hierro-Carbono
Microconstituyentes
El hierro puro esta presente en tres estados alotrópicos a
medida que se incrementa la temperatura desde la temperatura
ambiente:

15. Hasta los 910 °C (temperatura crítica), el hierro ordinario,
cristaliza en el sistema cúbico de cuerpo centrado y recibe la
denominación de hierro α o ferrita. Es un material dúctil y
maleable responsable de la buena forjabilidad de la aleaciones con
bajo contenido en carbono y es ferromagnético hasta los 768 °C
(temperatura de Curie) a la que pierde dicha cualidad; se suele
llamar también La ferrita puede disolver pequeñas cantidades de
carbono.
Entre 910 y 1400 °C cristaliza en el sistema cúbico de caras
centradas y recibe la denominación de hierro γ o austenita. Dada
su mayor compacidad la austenita se deforma con mayor facilidad
y es paramagnética (la tendencia de los momentos magnéticos
libres a alinearse paralelamente a un campo magnético)
Entre 1400 y 1539 °C cristaliza de nuevo en el sistem cúbico de
cuerpo centrado y recibe la denominación de hierro δ que es en
esencia el mismo hierro alfa pero con parámetro de red mayor por
efecto de la temperatura.

16. A mayor temperatura el hierro se encuentra en estado líquido.
Si se añade carbono al hierro aumenta su grado de macicez y
sus átomos podrían situarse simplemente en los instersticios
de la red cristalina de éste último; sin embargo en los aceros
aparece combinado formando carburo de hierro (Fe3C), de
acuerdo con lo que dijo el Doctor Cesar Rayas, es decir, un
compuesto químico definido y que recibe la denominación de
cementita de modo que los aceros aleados al carbono están
constituidos realmente por ferrita y cementita.
Se denomina perlita a la microestructura formada por capas o
láminas alternas de las dos fases (α y cementita) durante el
enfriamiento lento de un acero a temperatura eutectoide. Se
le da este nombre porque tiene la apariencia de una perla al
observarse microscópicamente a pocos aumentos.

17. Transformación de la Austenita
Zona de los aceros (hasta 2% de carbono) del diagrama de equilibrio
metaestable hierro-Fe3C. Dado que en los aceros el carbono se
encuentra formando carburo de hierro se han incluido en abcisas las
escalas de los porcentajes en peso de carbono y de carburo de hierro.
El diagrama de fases Fe-C muestra dos composiciones singulares:
•Un eutéctico (composición para la cual el punto de fusión es mínimo)
que se denomina ledeburita y contiene un 4,3% de carbono (64,5 % de
cementita). La ledeburita aparece entre los constituyentes de la aleación
cuando el contenido en carbono supera el 2% (región del diagrama no
mostrada) y es la responsable de la mala forjabilidad de la aleación
marcando la frontera entre los aceros con menos del 2% de C (forjables)
y las fundiciones con porcentajes de carbono superiores (no forjables y
fabricadas por moldeo).

18. • Un eutectoide en la zona de los aceros, equivalente al
eutéctico pero en el estado sólido, donde la temperatura de
transformación de la austenita es mínima. El eutectoide contiene un
0,80 %C (13,5% de cementita) y se denomina perlita. Está
constituido por capas alternas de ferrita y cementita, siendo sus
propiedades mecánicas intermedias entre las de la ferrita y la
cementita.
La existencia del eutectoide permite distinguir dos tipos de
aleaciones de acero.
De este modo se observa que por encima de la temperatura
crítica, los aceros están constituidos sólo por austenita, una
solución sólida de carbono en hierro γ y su microestructura en
condiciones de enfriamiento lento dependerá por tanto de las
transformaciones que sufra ésta.

19. Ferrita

20. Los componentes que forman la
aleación Fe-C son:
Ferrita o Fe α, es una solución
sólida de C en Fe, solidifica como
cubo a cuerpo centrado.
Disuelve 0,02 % de C a 723 ºC
Disuelve 0,008% de C a temp.
Amb.
Austenita o hierro γ , es una
solución sólida intersticial de
Carburo de Fe en Fe Υ, solidifica
como cubo a cara centrada.
Disuelve 2% de C a 1145ºC
Cementita (CFe3), es un
compuesto íntermetálico.La
solubilidad es despreciable.
Fe Delta δ, disuelve 0.007% de C a
1487 ºC, Solidifica como Cubico a
cuerpo centrado. No se usa
industrialmente.

21. CONSTITUYENTES:
•AUSTENITA
• FERRITA δ
• FERRITA α
•AUSTENITA
•CEMENTITA
•LEDEBURITA
•PERLITA
PERLITA
LEDEBURITA

22. Cuando la temperatura baja hasta 723° C el hierro
sufre un cambio alotrópico y su red se transforma
en cúbica centrada en el cuerpo (BCC), que no
acepta apenas átomos de carbono en su seno;
entonces el hierro se denomina
Es relativamente blanda dúctil y magnética.
Es el carburo de hierro
Fe3C con un contenido fijo de carbono
del 6,67%. No tiene propiedades
metálicas. La cementita es muy dura y
frágil

23. Esta compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5%
de cementita. Microestructura formada por capas
o láminas alternas de las dos fases (α y
cementita) durante el enfriamiento lento de un
acero a temperatura eutectoide. Se le da este
nombre porque tiene la apariencia de una perla al
observarse microscópicamente a pocos
aumentos.
Este es el constituyente más denso de los aceros, y
está formado por la solución sólida, por inserción,
de carbono en hierro gamma. La proporción de C
disuelto varía desde el 0 al 1.76%, correspondiendo
este último porcentaje de máxima solubilidad a la
temperatura de 1130 ºC.

24. La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de
las fundiciones. Se forma al enfriar una fundición líquida
de carbono (de composición alrededor del 4.3% de C)
desde 1130ºC, siendo estable hasta 723ºC,
descomponiéndose a partir de esta temperatura en
ferrita y cementita

25. COMPONENTES ESTRUCTURALES DE LOS ACEROS
•FERRITA (α y β) SOLUCIÓN SÓLIDA DE INSERCIÓN DE C EN Fe α. SOLUBILIDAD MÁXIMA
0.02%. Fe PURO. BLANDA. BCC
•FERRITA δ SOLUCIÓN SÓLIDA INTERSTICIAL DE C EN Fe δ. BCC. SOLUBILIDAD MÁXIMA 0.09%.
•CEMENTITA: FeзC , 6,6,7% C. DURO Y FRÁGIL. SISTEMA ORTORÓMBICO
PERLITA
LEDEBURITA

26. •PERLITA: MEZCLA EUTECTOIDE FERRITA Y CEMENTITA . 0.8%C. LÁMINAS ALTERNADAS
•AUSTENITA: SOLUCIÓN SÓLIDA INSERCIÓN DE C EN Feγ. SE DESDOBLA POR REACCIÓN
EUTECTOIDE. SOLUBILIDAD MÁXIMA 2,11%
•LEDEBURITA: MEZCLA EUTECTICA DE CEMENTITA Y AUSTENITA 4,3%C
PERLITA
LEDEBURITA

27. TRANSFORMACIONES EN EL DIAGRAMA
EUTÉCTICA (A) 1148ºC Y 4,3% C
AUSTENITA 2.11%C
CEMENTITA 6,67% C
EUTECTOIDE (B) 727ºC Y 0,77%C
FERRITA 0,0218% C
CEMENTITA 6,67%C
PERITÉCTICA(C) a 1495°C Y
0.17%C

28. ENTRE 0%<C<0,09% FASE γ (ALEACIÓN 1)
ENTRE 0.09%<C<0.53% ALEACIÓN PERITÉCTICA
C>0.53% FASE γ

29. ACEROS HIPOEUTECTÓIDES 0.0218%<C<0.77%
• T DESIGNADA POR A3
• FERRITA CONSTITUYENTE MATRIZ(90HB)
• PERLITA CONSTITUYENTE DISPERSO(200/400HB)

30. ACEROS HIPOEUTECTÓIDE C<0.0218%
• NO TIENEN TRANSFORMACIÓN EUTECTÓIDE
• DEBAJO DE A3 ES 100% FERRITA
• PRECIPITA CEMENTITA EN LAS JUNTAS DE GRANO
• CEMENTITA TERCIARIA

31. ACERO HIPEREUTECTOIDE C>0.77% TRANSFORMACIÓN A PARTIR DE Acm
• CEMENTITA EN LAS JUNTAS DE GRANO
• EN A1 LA AUSTENITA RESIDUAL PASA A PERLITA
• CONSTITUYENTE MATRIZ: CEMENTITA (DURA Y FRÁGIL)
•CONSTITUYENTE DISPERSO: PERLITA
• ACEROS RESISTENTES AL DESGASTE Y DUROS

34. TRANSFORMACIONES POR ENFRIAMINTO LENTO DE LOS ACEROS

44. Generalmente
contienen entre el
0.60 y 1.4 % en peso
de C.
Son más
duros y
resistentes (y
menos dúctiles)
que los otros
aceros al carbono.
Casi siempre se utilizan
con
tratamientos de
templado y revenido que
lo hacen muy
resistentes al desgaste y
capaces de adquirir
la forma de herramienta
de corte.
Por ejemplo, cuchillos,
navajas, hojas de
sierra, brocas para
cemento, corta tubos,
troqueles, herramientas
de torno, muelles e hilos
e alta
resistencia.

47. Generalmente la fundición blanca se
obtiene como producto de partida para
fabricar la fundición maleable.
Su aplicación se limita
a componentes de gran dureza y
resistencia al desgaste y sin ductilidad
como los cilindros de los trenes de
laminación.