Primer vídeo - Práctica Caracterización microestructural de materiales metálicos
Summary
TLDREste video tutorial explica las principales características del diagrama de fases del acero, específicamente el diagrama de fases binario hierro-carbono. Se destaca cómo este diagrama muestra las fases presentes en el acero bajo diversas composiciones de carbono y temperaturas. Se detallan fases como la ferrita delta, la austenita y la cementita, así como sus estructuras cristalinas y los límites de solubilidad de carbono. También se explica cómo interpretar las distintas regiones monofásicas del diagrama y las reacciones que ocurren en diferentes puntos singulares del mismo.
Takeaways
- 📉 El diagrama de fases del acero es una representación gráfica del equilibrio de fases presentes en función de la temperatura y el contenido de carbono.
- 🧪 Es un diagrama de fases binario de hierro-carbono que se centra en composiciones de carbono que varían hasta el 6,67%.
- 🌡️ El eje de las 'x' muestra el porcentaje de carbono, mientras que el eje de las 'y' representa la temperatura.
- ⚖️ El equilibrio en el diagrama depende de calentamientos y enfriamientos lentos para permitir que el material alcance sus fases naturales.
- 🔄 Se representan cuatro fases sólidas cristalinas: ferrita delta (alta temperatura), austenita, ferrita alfa (baja temperatura) y cementita.
- 🧱 La ferrita delta y la alfa tienen una estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC), mientras que la austenita tiene una estructura cúbica centrada en las caras (FCC).
- 💧 La fase líquida aparece a altas temperaturas y está representada por la letra 'L'.
- 🧬 La cementita es un compuesto intersticial de carbono en hierro con una estructura fija y un contenido en carbono del 6,69%.
- ⚙️ Existen diferentes tipos de acero según su contenido de carbono: hipoeutectoides (menos del 0,77%), eutectoides (exactamente 0,77%) e hipereutectoides (más del 0,77%).
- 🔍 Los límites de solubilidad del carbono en cada fase cristalina varían según la temperatura y están representados en el diagrama de fases.
Q & A
¿Qué es un diagrama de fases del acero?
-Un diagrama de fases del acero es una representación gráfica que muestra las fases presentes en equilibrio en el acero bajo diferentes composiciones de carbono y condiciones de temperatura. Específicamente, se trata de un diagrama de fases binario de hierro-carbono.
¿Qué significa que un diagrama de fases esté en equilibrio?
-Que un diagrama de fases esté en equilibrio significa que los calentamientos y enfriamientos del material deben ser lo suficientemente lentos como para permitir que las fases del material evolucionen de forma natural, sin alteraciones que modifiquen el equilibrio.
¿Cuál es el porcentaje máximo de carbono que se representa en el diagrama de fases hierro-carbono mostrado en el vídeo?
-El diagrama de fases hierro-carbono mostrado en el vídeo representa composiciones de carbono hasta un 6.67% en peso.
¿Cuáles son las fases sólidas cristalinas presentes en el diagrama de fases del acero?
-Las fases sólidas cristalinas presentes en el diagrama de fases del acero son la ferrita delta (δ), la austenita (γ), la ferrita alfa (α), y el compuesto cementita (Fe₃C).
¿Qué diferencia hay entre la ferrita delta y la ferrita alfa?
-La ferrita delta (δ) aparece a temperaturas más altas y tiene una estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC). La ferrita alfa (α), que aparece a temperaturas más bajas, también tiene una estructura cúbica centrada en el cuerpo, pero su límite de solubilidad de carbono es menor que el de la ferrita delta.
¿Qué es la austenita y qué estructura cristalina posee?
-La austenita (γ) es una solución sólida intersticial de carbono en hierro, con una estructura cristalina cúbica centrada en las caras (FCC).
¿Qué es la cementita y cuál es su composición química?
-La cementita (Fe₃C) es un compuesto intersticial de carbono en hierro, con una estructura cristalina fija. Contiene un 6.69% de carbono en peso.
¿Qué tipos de acero se clasifican según el contenido de carbono?
-El acero se clasifica según su contenido de carbono en tres tipos: hipoeutectoides (menos del 0.77% de carbono), hipereutectoides (más del 0.77% de carbono) y eutectoides (exactamente 0.77% de carbono).
¿Cuál es el límite de solubilidad de carbono en la ferrita delta?
-El límite de solubilidad de carbono en la ferrita delta es del 0.09% a una temperatura de 1495°C.
¿Cuál es el límite de solubilidad de carbono en la austenita?
-El límite de solubilidad de carbono en la austenita es del 2.1% a una temperatura de 1148°C.
Outlines
📊 Introducción al diagrama de fases del acero
Este párrafo introduce las principales características de un diagrama de fases binario hierro-carbono, conocido como diagrama de equilibrio. Se explica cómo este gráfico representa las fases en equilibrio de un material, en este caso el acero, en función de su composición de carbono bajo condiciones de temperatura y presión constantes (presión atmosférica). También se destaca que el diagrama es válido para procesos de calentamiento y enfriamiento lentos, para que el material evolucione naturalmente, de lo contrario, el diagrama puede sufrir ligeras variaciones. Se menciona que el enfoque está en la zona rica en hierro, hasta un 6.67% de carbono en peso.
🧪 Fases del diagrama de hierro-carbono
Se describen las diferentes fases presentes en el diagrama de fases hierro-carbono. Se menciona la fase líquida representada por la letra 'L' a altas temperaturas, y se introducen cuatro fases cristalinas sólidas: ferrita delta (representada por la letra griega delta), austenita (gamma), ferrita alfa (alfa) y la cementita (Fe₃C). La cementita es un compuesto químico de hierro y carbono, diferente a las otras fases que son soluciones sólidas intersticiales. También se resalta la estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo (BCC) de la ferrita y la cúbica centrada en las caras (FCC) de la austenita.
🌡️ Solubilidad del carbono en las fases del acero
Este párrafo analiza la capacidad de las distintas fases del acero para disolver carbono en su estructura cristalina. Se describe que la ferrita delta puede contener hasta un 0.09% de carbono a 1495°C, la ferrita alfa hasta un 0.022% a 727°C, y la austenita hasta un 2.1% a 1148°C. Estos límites de solubilidad se pueden observar directamente en el diagrama de fases, y se señala que la cementita, al ser un compuesto químico, tiene un contenido fijo de 6.69% de carbono. Se menciona cómo interpretar estas regiones monofásicas en el diagrama.
Mindmap
Keywords
💡Diagrama de fases
💡Equilibrio
💡Hierro-carbono
💡Ferrita
💡Austenita
💡Cementita
💡Solubilidad del carbono
💡Peritectoide
💡Estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC)
💡Estructura cúbica centrada en las caras (FCC)
Highlights
Explicación del diagrama de fases hierro-carbono como un diagrama binario que representa las fases presentes en el acero bajo diferentes composiciones y temperaturas.
El diagrama de fases muestra el porcentaje de carbono en el eje X y la temperatura en el eje Y, considerando la presión atmosférica constante.
Importancia del equilibrio: los calentamientos y enfriamientos deben ser lo suficientemente lentos para que el material evolucione naturalmente.
El diagrama de fases hierro-carbono se enfoca en composiciones de carbono hasta el 6.67% en peso, destacando la región rica en hierro.
Se describen distintos tipos de acero según el contenido de carbono: hipoeutectoides (menos de 0.77%), hipereutectoides (más de 0.77%) y aceros eutectoides (0.77% exacto).
Se identifican varias fases cristalinas: ferrita delta, austenita, ferrita alfa y cementita, cada una con diferentes estructuras y composiciones.
La ferrita delta es una fase cristalina de hierro con estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC) y puede contener hasta un 0.09% de carbono a altas temperaturas.
La austenita tiene una estructura cúbica centrada en las caras (FCC) y puede incorporar hasta un 2.1% de carbono a 1148 grados centígrados.
La ferrita alfa, otra forma de ferrita, tiene un límite de solubilidad de carbono del 0.022% a 727 grados centígrados.
La cementita es un compuesto químico intersticial de carbono y hierro (Fe3C) con un contenido fijo de 6.69% en carbono.
Diferencia entre fases sólidas de solución (ferritas y austenita) y un compuesto químico (cementita), que no es una solución sólida.
La estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo (BCC) y en las caras (FCC) explica la distribución de los átomos de hierro y carbono en el acero.
El límite de solubilidad de las distintas fases cristalinas varía: 0.09% en carbono para la ferrita delta y 2.1% para la austenita.
La cementita se representa como una línea vertical en el diagrama de fases a un 6.67% de carbono, indicando su contenido fijo.
Interpretación del diagrama de fases permite entender las regiones monofásicas y los límites de solubilidad de las fases cristalinas del acero.
Transcripts
en este vídeo tutorial se explicarán las
principales características de un
diagrama de fases del acero que es un
diagrama de fases binario
hierro carbono también conocido como
diagrama de fases de equilibrio es una
representación gráfica como se ve en
pantalla que muestra las faxes presentes
o existentes en equilibrio en un
material en este caso era cero para
diferentes composiciones en este caso en
el eje de las x tenemos un tanto por
ciento en carbono distinto según aumenta
hacia la derecha el tanto por ciento en
carbono
y bajo distintas condiciones de
temperatura y presión en este caso la
presión se considera fija presión
atmosférica y en este caso en el eje de
las íes tenemos desde bajas temperaturas
hasta altas temperaturas
lo primero que hay que destacar en la
definición es
la palabra equilibrio
equilibrio entendido como que los
calentamientos que se produzcan en el
material o los enfriamientos tienen que
ser lo suficientemente lentos como para
que el material
evolucione a las bases naturales sino el
diagrama va a sufrir a sufrir ligeras
variaciones respecto a lo que es un
diagrama de equilibrio y lo veremos
posteriormente como se puede ver en el
diagrama se ha representado solo
una porción del diagrama de equilibrio
que llega hasta el 6 67% en peso en
carbono por lo tanto nos centraremos en
la zona del diagrama de fases hierro
carbono rica en hierro
existen distintas representaciones de
diagramas de fase de hierro carbono como
podemos ver
unos detallan cuáles son las fases
presentes en las distintas regiones del
diagrama otros incluso incluyen las
representaciones gráficas de las micro
estructuras que se obtienen en las
distintas regiones de este diagrama
otras son más explícitas e incluso
recogen los puntos singulares que
existen en este diagrama de fase como
puede ser en este caso
el punto donde se produce la reacción de
texto y de iu el punto donde se produce
la religión la reacción en técnica
y empezaron a realizar las distintas
fases presentes en el diagrama de fases
en función del tanto por ciento en
carbono antes de nada decir que existen
distintos tipos de acero en función de
la composición en carbono que poseen
como vemos los aceros en carbono que
tienen una composición inferior al 0 77
por ciento en carbono se denominan y
protectores los que tienen una
composición en carbono superior al 0 77
por ciento en peso se denominan
y perú tectoy des y los que contienen
una composición exacta del 0 77% en
carbón en carbono se denominan aceros
detectores hemos dicho al principio del
vídeo en pantalla se muestra
un diagrama de fases binario en este
caso el diagrama de fases binario de
hierro carbono tenemos en el eje de las
íes la temperatura y en el eje de las x
varía la composición en tanto por ciento
en peso del carbono por lo tanto queda
fijada también la composición en un
punto determinado del diagrama este caso
por ejemplo el 2% en peso en carbono
queda fijado también la composición la
composición del acero en su contenido en
tanto por ciento en hierro que sería 100
-2 secas son 98 por ciento en hierro el
diagrama de fases hierro carbono tenemos
distintas fases presentes tenemos una
fase líquida representada por la letra l
cuya región monofásica es la que aparece
a altas temperaturas temperaturas en el
diagrama de fases
tenemos
cuatro fases cristalinas sólidas la
primera de ellas que aparecía mayor
temperatura se denomina ferrita delta es
el eficiente por la griega letra griega
delta la siguiente en formarse en
temperatura es la fase denominada austin
y está representada por la letra griega
gamma a continuación tenemos la perrita
alfa presentado por la letra griega alfa
y además tenemos en este caso un
compuesto químico que se forma a
distintas temperaturas en función de la
región del diagrama de fases que se
denomina cementista y se representa con
esta simbología química hierro 3 carbono
que representa el número de átomos que
tiene el material en su celda y unidad
tres átomos de hierro por cada por un
átomo de carbono en su interior
vamos a repasar las fases que hemos
visto que están presentes en el diagrama
de fases del acero tenemos a mayor
temperatura la fase de líquida
representada por una letra l
tenemos dos tipos de ferrita distintos
uno de ellos la que aparece a mayor
temperatura es la cerrista delta y la
que aparece a temperaturas inferiores
que se denomina perrita alfa los dos
tipos de ferrita son soluciones sólidas
intersticiales de carbono en hierro con
la estructura cúbica centrada en el
cuerpo que se suele representar como bcc
de body
centre
kubik
estructura los átomos de hierro están
presentes en los vértices de un cubo y
el centro de ese cubo y los átomos de
carbono en soluciones en posiciones
intersticiales dentro de esa estructura
además hemos visto cómo tenemos otra
estructura cristalina distinta otra fase
distinta en el diagrama de fases que es
lo que se denomina la austera
abstenido se representa por la griega
por la letra griega camps
la obtenida es una solución sólida
intersticial de carbono en hierro con
estructura cristalina cubica centrada en
las caras efe cc de son las siglas del
inglés face
centre
kubica centrada en las caras
podemos ver
la diferenciación de estas dos
estructuras cristalinas de las perritas
de largo coste mitad en estos dos estas
representaciones cristalográficas la cee
rita cubica centrada en el cuerpo vemos
el gran átomo de hierro
ocupando el centro del cubo y los átomos
de carbono ocupando posiciones
intersticiales
mientras que en la obtenida además de
tener como en la fe rita átomos de
hierro en los vértices del cubo en este
caso se sustituye ese gran átomo central
que hay en la fe rita por átomos en el
centro de las caras
estructura cristalina cubica centrada en
las caras de la austeridad
además del líquido ferrita y austin y
está hemos visto antes cómo existe otra
fase en el acero que se denomina
cementista cementista representada por
esta este come tree a efe de 3 ce que a
diferencia de las fases del acero que
hemos visto hasta ahora no es una
solución sólida sino un compuesto
intersticial de carbono en hierro con
estructura autonómica en este caso
la estructura por terrón
y con un contenido en carbono del 6 69
por ciento 6 69 por ciento es el
contenido en carbono fijo que tiene la
cemento
por su parte la perrita delta puede
contener un máximo límite de solubilidad
del carbono en el interior de esa
estructura cúbica centrada en el cuerpo
es de el cero coma
09 por ciento en carbono cuando está a
una temperatura de 1.400 95 grados
centígrados el acero
por su parte
la perrita alfa
posee un límite de solubilidad
el 0 0 22 % en carbono la cantidad de
carbono que puede contener en el
interior de su estructura cúbica
centrada en el cuerpo y eso se consigue
a una temperatura de 727 grados antiguas
el material alcanza su límite de
solubilidad en carbono
por otro lado tenemos la austera
que va a ser capaz de incorporar más
cantidad de carbono en su interior hasta
un máximo de
el 2 con 1 %
por ciento en carbono cuando la
austeridad se encuentra a 1.148 grados
centígrados
estos límites de solubilidad que hemos
visto para las tintas fases cristalinas
del acero se pueden ver en el diagrama
de fases cuando no sabe interpretar
dicho diagrama
se pueden ver directamente representados
por ejemplo para la perrita delta cuyo
límite de solubilidad es el 0,09 en
carbono a 1.495 grados centígrados vemos
como su región monofásica esta región de
aquí ampliarlo esta proyección
monofásica de ferrita delta a 1.495
grados centígrados puede alcanzar un
puede disolver en su interior una
cantidad máxima del 0,09 por ciento en
carbón lo mismo vemos para la perrita
delta si nos alfa perdón si nos vamos a
otro diagrama de fase el cual se vea
ampliada a esa región monofásica
de ferrita delta está de aquí vemos como
el límite de solubilidad a 727 o 723
grados centígrados en función del
diagrama de fases que estamos
consultando es el límite de salubridad
de carbono es del 0,02 por ciento a su
vez en esta región monofásica
por estas líneas negras esta región
monofásica de austin y está vemos como
esa fase cristalina es capaz de alcanzar
la máxima proporción de tanto de carbono
en su interior con aproximadamente 12
pues con 1 por ciento en carbono a una
temperatura de 1.148 grados centígrados
por otro lado vemos cómo la hace mentira
representada al ser un compuesto químico
por una línea vertical está ahí
efe 3c que se encuentra al 6 67% 6,69
por ciento en carbono en función del
diagrama de gas
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