Diagramas de equilibrio hierro carbono

MATERIALES INDUSTRIALES IMATERIALES INDUSTRIALES I
Capitulo 3Capitulo 3
Diagramas de EquilibrioDiagramas de Equilibrio
Diagrama Hierro CarbonoDiagrama Hierro Carbono
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ØØfasesfases
ØØ AleaciónAleación metálicametálica: material que tiene propiedades
metálicas que esta formado por varios elementos
Ej. Acero al carbono ( Fe y C ) , Ac inox ( Fe, C , Cr , Ni)
ØØ FaseFase porción fisicamente homogénea:
1.La misma estructura o arreglo atómico
2.La misma composición aprox.
3.Una interfaz definida entre esta y las que la rodean.

ØØfasesfases
a) Las tres formas del
agua
b) Agua y alcohol
solubilidad ilimitada
c) Agua y sal solubilidad
limitada
d) Aceite y agua
prácticamente
insolubles

ØØsoluciones y solubilidadsoluciones y solubilidad
Solución química = soluto + solvente ( liquidas o sólidas )Solución química = soluto + solvente ( liquidas o sólidas )
Solubilidad es la cantidad de material o componente que se puedeSolubilidad es la cantidad de material o componente que se puede disolverdisolver
sin formar una nueva fase.sin formar una nueva fase.
qq Solubilidad totalSolubilidad total > independiente de las cantidades
Condiciones para solubilidad total reglas de Humereglas de Hume--RotheryRothery
1.1. Atomos o ionesAtomos o iones tamañotamaño semejante ( radio atómico no mas 15% )semejante ( radio atómico no mas 15% )
2.2. IgualIgual estructuraestructura cristalinacristalina
3.3. Los iones deben tener igualLos iones deben tener igual valenciavalencia
4.4. LasLas electronegatividadeselectronegatividades deben ser similaresdeben ser similares
De no ocurrir 3 y 4 se forman compuestosDe no ocurrir 3 y 4 se forman compuestos
Compuesto químico > composición fijaCompuesto químico > composición fija

ØØsoluciones y solubilidadsoluciones y solubilidad
qq Solubilidad limitadaSolubilidad limitada
En determinados sistemas la
solubilidad es limitada como
ocurre por ejemplo en el caso
de la salmuera
Otro caso similar ocurre entre el
Cu y el Zn en que la solubilidad
aumenta con la temperatura

ØØsolubilidad y soluciones sólidassolubilidad y soluciones sólidas
a) El Cu y Ni líquidos son
totalmente solubles entre
sí
b) Las aleaciones sólidas Cu-
Ni tienen solubilidad total y
los átomos ocupan sitios
aleatorios
c) En las aleac. Cu-Zn con
mas de 30% de Zn aparece
una segunda fase debido a
la solubilidad limitada del
Zn en el Cu

ØØenfriamiento del hierro puroenfriamiento del hierro puro

ØØdiagrama de fases solubilidad totaldiagrama de fases solubilidad total

ØØdiagrama de fases Cu Nidiagrama de fases Cu Ni

ØØregla de la palancaregla de la palanca

ØØregla de la palancaregla de la palanca
A y B solubilidad total , x composición de la aleación
w0 % de B en A , a temperatura T
La recta LOS es una isoterma
% de fase solida =
% de fase liquida =
w 0 - wl
ws - wl
ws - wo
ws - wl

ØØdiagrama de fases binario con eutécticodiagrama de fases binario con eutéctico
Solubilidad total en estado liquido e insolubles en estado sólido

ØØDiagrama PbDiagrama Pb--SnSn
Solubilidad sólida limitada y Punto eutéctico

ØØenfriamiento Pbenfriamiento Pb--SnSn
Curva esquemática Temperatura-Tiempo de enfriamiento de una aleación con
60% de Pb y 40% de Sn

ØØreacciones invariantes en diagramas de fasesreacciones invariantes en diagramas de fases

ØØejemplo de diagrama con varios peritécticosejemplo de diagrama con varios peritécticos

ØØaceros diagrama de fasesaceros diagrama de fases

ØØaceros transformación eutectoideaceros transformación eutectoide
α = Ferrita
γ = Austenita

ØØperlita micro estructuraperlita micro estructura
Microestructura de un
acero eutectoide
enfriado lentamente.
Perlita eutecotide , la
fase oscura es
cementita y la blanca
ferrita
Atacado con picral
Aumento 650 x

ØØaceros transformación hipo eutectoideaceros transformación hipo eutectoide
α = Ferrita
γ = Austenita

ØØacero hipoeutectoide micro estructuraacero hipoeutectoide micro estructura
Microestructura de un
acero hipo eutectoide
con 0,35% de C enfriado
lentamente.
El constituyente blanco
es ferrita y el oscuro es
perlita.
Atacado con Nital
Aumento 500 x

ØØaceros transformaciónaceros transformación hiperhiper eutectoideeutectoide
α = Ferrita
γ = Austenita

ØØaceroacero hiperhiper eutectoide micro estructuraeutectoide micro estructura
Microestructura de un acero
hiper eutectoide con 1,2% de C
enfriado lentamente.
El constituyente blanco es
cementita pro eutectoide que
se formo en los limites de
grano de la austenita y el resto
es perlita laminar.
Atacado con Picral
Aumento 1000 x

ØØdiagrama hierro grafitodiagrama hierro grafito

ØØglosarioglosario
üFase
üSolución y solubilidad
üSolución sólida
üRegla de la palanca
üReglas de Hume Rothery
üSolidus – Liquidus - Solvus
üEutéctico - Eutectodie
üAleación hipo eutéctica
üAleación hiper eutéctica
üMicro constituyente
üAcero
üAustenita
üFerrita
üCementita
üPerlita

ØØbibliografía recomendadabibliografía recomendada
Ciencia e Ingeniería de Materiales – Smith – Mc Graw Hills
Ciencia e Ingeniería de los Materiales – Askeland – Thomson
Ciencia e Ingeniería de los Materiales – Callister – Reverte
Apuntes del CEI – Cátedra de Metalogia y Soldadura

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