Características de las estructuras cristalinas
Enviado por Ensa05 • 11 de Febrero de 2018 • 2.994 Palabras (12 Páginas) • 485 Visitas
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Los diagramas dan información como las fases presentes, la fracción o porcentaje que tendrá cada fase, así como la composición de cada fase.
Los diagramas de equilibrio, diagramas constitucionales o diagramas de fases “concentran mucha información sobre el control de la microestructura o estructura de fases de una aleación particular” (Callister, 2007).
La temperatura y la presión son los parámetros variables de las aleaciones que contienen dos componentes (aleaciones binarias).
Sistemas isomórficos binarios
El diagrama binario del sistema cobre-níquel tiene tres regiones de fases o campos diferentes: un campo alfa (), un campo líquido (L) y un campo bifásico +L. Cada campo se define por la fase o fases existentes en el tramo de temperatura y composiciones delimitado por las líneas del límite de fases.
Regla de las fases de Gibbs
Esta regla define los grados de libertad que posee el sistema por medio de la relación:
[pic 4]
Donde:F = Número de grados de libertad P = Número de fases presentesC = Número de componentes2 = Número de variables de estado del sistema (temperatura y presión)
En muchos de los casos se desprecia la presión, ya que se considera como una constante de P=1 ATM; de modo que la fórmula queda como:
[pic 5]
Diagrama de fase eutéctico
La palabra eutéctico, según Shackelford (1992), viene del griego eutektos, que significa “de fácil fusión”.
Para este diagrama, a temperaturas bajas hay un campo de dos fases para los sólidos puros A y B (A y B no pueden disolverse entre sí).
El solidus es una línea horizontal que corresponde al a temperatura eutéctica. Solamente un material que tenga la composición eutéctica se funde por completo en la temperatura eutéctica
Existen algunos sistemas binarios en los que los dos componentes son solubles entre sí, dando como resultado un diagrama de fases intermedio en el que sí existen regiones sólidas [pic 6] y [pic 7].
Las aleaciones tienen diagramas de equilibrio con diversos aspectos, los cuales dependen de la solubilidad de sus componentes en estado sólido y líquido.
Tema 13: Diagrama de fase hierro-carbón.
El sistema hierro-carbono es el más importante, ya que los materiales primarios como el acero y las fundiciones están compuestos de estos dos elementos.
De acuerdo a la parte izquierda (de abajo hacia arriba) del diagrama, el hierro puro va cambiando de estructura con la temperatura y con el carbono de acuerdo al diagrama de fases:
- Ferrita: es el hierro a temperatura ambiente antes de fundir (hierro), y tiene una estructura cristalina BCC.
- Austenita: se da al calentar la ferrita a 912°C; se le llama hierro g y tiene una estructura cristalina FCC.
- Ferrita: se da al calentar la Austenita hasta los 1394°C, tiene una estructura BCC y funde a los 1538°C.
La máxima cantidad de carbono del diagrama es de 6.7%, donde se forma un compuesto llamado cementita (Fe3C: Carburo de hierro).
Del 6.7% al 100% es una aleación rica en carbono, que es un grafito puro; de acuerdo a lo anterior, todos los aceros y fundiciones tienen porcentajes de 0% a 6.7% de carbono.
De acuerdo a Aceros: Aleaciones hierro-carbono (2004) en las aleaciones hierro-carbono puede haber hasta once constituyentes
Algunas de las propiedades de estos constituyentes son las siguientes:
Ferrita:
- No llega a disolver ni un 0.008% de C.
- Se considera hierro puro.
- Es el más blando y dúctil constituyente de los aceros.
- Tiene estructura BCC.
- Dureza 95 Vickers.
- Resistencia a la rotura de 28 Kg/mm2, con un alargamiento del 35 al 40%.
- Tiene propiedades magnéticas.
Cementita:
- Tiene 6.67% de C y 93.33% de Fe en peso.
- Es el más duro y frágil de todos los aceros (dureza de 960 Vickers).
- Estructura cristalina de paralelepípedo ortorrómbico.
- Magnética hasta los 210°C.
Perlita:
- Tiene 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita.
- Dureza de aproximadamente 200 Vickers.
- Su resistencia a la rotura de 80 Kg/mm2 y un alargamiento del 15%.
- Cada grano se forma por láminas o placas alternadas de cementita y ferrita, las cuales se dan por el enfriamiento lento.
Austenita:
- Tiene 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita.
- Dureza de aproximadamente 200 Vickers.
- Su resistencia a la rotura de 80 Kg/mm2 y un alargamiento del 15%.
- Cada grano se forma por láminas o placas alternadas de cementita y ferrita, las cuales se dan por el enfriamiento lento.
Martensita:
- Es cuando los átomos de C se difunden hacia afuera de la estructura austenítica al ser enfriado a velocidades bajas o moderadas, haciendo que el Fe se mueva ligeramente para cambiar a una estructura BCC.
- Después de la cementita es el constituyente más duro de los aceros.
- Se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal.
- Su porcentaje de carbono varía hasta máximo 0.89% aumentando su dureza, resistencia mecánica y fragilidad.
- Dureza 540 Vickers.
- Resistencia mecánica de 175 a 250
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