Diagramas de Aleaciones de Ingeniería. Diagrama hierrro-carbono | 22/93 | UPV

Summary

En esta presentación, Rafael Balart, profesor de la Universidad Politécnica de Valencia, explica el diagrama hierro-carbono y su importancia en la ingeniería. Detalla las fases y microconstituyentes, como la austenita, ferrita, cementita y perlita, y las principales transformaciones que ocurren en el diagrama, incluyendo las peritécticas, eutécticas y eutectoides. También resalta cómo este diagrama es crucial para optimizar el comportamiento de las aleaciones férricas mediante tratamientos térmicos, proporcionando una herramienta para predecir sus propiedades mecánicas y estructurales. Finalmente, concluye con consideraciones clave sobre el uso del diagrama en ingeniería.

Takeaways

• 🔧 El diagrama hierro-carbono es fundamental en ingeniería debido al uso extensivo del hierro y sus aleaciones.
• 📊 El diagrama hierro-carbono metaestable ayuda a identificar las fases y microconstituyentes estructurales, como austenita, ferrita, cementita y perlita.
• 🔥 La austenita es una solución sólida de hierro gamma y carbono que existe a altas temperaturas, pero desaparece por debajo de 723°C.
• 🛠️ La ferrita, una solución sólida de hierro alfa con carbono, es blanda y tiene muy baja solubilidad de carbono a temperatura ambiente.
• ⚙️ La cementita, un compuesto intermetálico de fórmula Fe3C, es muy dura y frágil, con tendencia a descomponerse con el tiempo.
• 📏 La perlita tiene una estructura laminar de ferrita y cementita, lo que le confiere alta resistencia mecánica.
• ♻️ Las transformaciones clave en el diagrama son las peritécticas, eutécticas y eutectoides, que afectan la estructura del material.
• 🌡️ La transformación peritéctica ocurre a 1495°C, transformando líquido y ferrita en austenita.
• 🔄 La transformación eutéctica se da a 1129°C, produciendo ledeburita, mientras que la eutectoide sucede a 723°C, formando perlita.
• 📉 El estudio del diagrama hierro-carbono es esencial para optimizar el comportamiento de las aleaciones férricas mediante tratamientos térmicos.

Q & A

¿Qué es el diagrama hierro-carbono y por qué es importante en ingeniería?

El diagrama hierro-carbono es una representación gráfica que muestra las fases y transformaciones que ocurren en las aleaciones de hierro y carbono. Es importante en ingeniería porque permite entender y predecir el comportamiento de estas aleaciones, lo cual es clave para optimizar su uso en diversas aplicaciones industriales.

¿Qué fases principales se encuentran en el diagrama hierro-carbono?

Las fases principales del diagrama hierro-carbono son la austenita, la ferrita, la cementita y la perlita. Cada una tiene características estructurales y propiedades mecánicas diferentes que influyen en el comportamiento del material.

¿Qué es la austenita y cuál es su importancia en el diagrama hierro-carbono?

La austenita es una solución sólida de hierro gamma con carbono que admite hasta un 2,11% de carbono a temperaturas elevadas. Es importante porque es una fase que facilita procesos de deformación plástica en las aleaciones férreas, aunque no existe a temperaturas por debajo de 723°C.

¿Cuál es la diferencia entre la ferrita y la austenita en términos de solubilidad de carbono?

La ferrita es una solución sólida de hierro alfa con muy baja solubilidad de carbono (máximo 0,02% a 723°C y prácticamente nula a temperatura ambiente), mientras que la austenita tiene una mayor solubilidad de carbono, alcanzando hasta un 2,11% a 1129°C.

¿Qué es la cementita y qué papel juega en las aleaciones de hierro?

La cementita (Fe3C) es un compuesto intermetálico de hierro y carbono con un 6,67% de carbono. Es muy dura y frágil, y tiene tendencia a descomponerse en hierro y carbono con el tiempo, lo que contribuye a que el diagrama sea considerado metaestable.

¿Qué es la perlita y cómo se forma?

La perlita es un microconstituyente formado por láminas alternadas de ferrita y cementita, y se forma como resultado de la transformación eutectoide en el diagrama hierro-carbono. Esta estructura laminar le confiere alta dureza y resistencia mecánica.

¿Qué son las transformaciones peritéctica y eutéctica en el diagrama hierro-carbono?

La transformación peritéctica ocurre a 1495°C y convierte una mezcla de líquido y ferrita en austenita. La transformación eutéctica ocurre a 1129°C, donde el líquido se convierte en una mezcla de austenita y cementita, formando la ledeburita.

¿Qué es la transformación eutectoide y cuál es su relevancia?

La transformación eutectoide ocurre a 723°C y convierte la austenita en una mezcla de ferrita y cementita (perlita). Es relevante porque ocurre a temperaturas más bajas y tiene un impacto directo en las propiedades de los aceros a temperatura ambiente.

¿Por qué se considera el diagrama hierro-carbono como metaestable?

El diagrama se considera metaestable porque la cementita (Fe3C) tiende a descomponerse lentamente en hierro y carbono a lo largo del tiempo. Sin embargo, este proceso ocurre en tiempos muy largos, lo que permite su uso práctico en ingeniería.

¿Cómo influye el diagrama hierro-carbono en el diseño de tratamientos térmicos?

El diagrama proporciona las bases para diseñar tratamientos térmicos que optimizan las propiedades de las aleaciones de hierro. Conociendo las fases y transformaciones, los ingenieros pueden modificar las propiedades mecánicas de los materiales, como la dureza y resistencia.