Diagrama de equilibrio de carbono de hierro con explicación [Diagrama de fase]
En este artículo discutiremos sobre el Diagrama de equilibrio de hierro y carbono , usos del diagrama de equilibrio, tipos de diagrama de equilibrio de carbono de hierro y varias fases y términos asociados con el diagrama de fase de carbono de hierro.
¿Qué son los diagramas de fase?
Diagramas de fase son representaciones gráficas de las fases presentes en una aleación bajo diversas condiciones de temperatura, presión y composición química.
La solidificación de las aleaciones metálicas se entiende claramente por medio de diagramas de equilibrio. Estas son representaciones gráficas de cambios de estado debido a variaciones de temperatura y concentración. Dado que este diagrama indica la naturaleza y constitución de las aleaciones, y la cantidad y composición de las fases en un sistema dado, también se le conoce como diagrama de constitución o diagrama de fase.
Características y usos del diagrama de equilibrio
Equilibrio Implica que los cambios que ocurren en un sistema como resultado de que el proceso avance en una dirección son totalmente compensados por los cambios debidos a la inversión del proceso en el sistema. Por lo que se considera como una condición dinámica de equilibrio entre movimientos atómicos donde la resultante es cero.
Las tasas de cambios de temperatura o de composición han sido extremadamente lentas durante el trabajo experimental, por lo que la aleación "se detendría" antes de que una variable como la temperatura volviera a cambiar. La condición, por lo tanto, es de descanso más que de cambio.
El diagrama de equilibrio indica lo siguiente:
1. Temperatura a la que la aleación sólida comenzará a fundirse y terminará de fundirse. 2. Posibles cambios de fase que se producirán como consecuencia de la alteración de la composición o temperatura.
¿Qué representa el diagrama de equilibrio?
El diagrama describe las condiciones adecuadas para que existan dos o más fases en equilibrio. Por ejemplo, el diagrama de fases del agua describe un punto (punto triple) donde el agua puede coexistir en tres fases diferentes al mismo tiempo. Esto sucede justo por encima de la temperatura de congelación (0,01 °C) y 0,006 atm.
Usos del diagrama de equilibrio en metalurgia
Desarrollo de las nuevas aleaciones sobre la base de los requisitos de la aplicación.
Producción de estas aleaciones.
Desarrollo e implementación de procedimientos de tratamiento térmico adecuados para mejorar las propiedades químicas, físicas y mecánicas de estas nuevas aleaciones.
Solucionar problemas que surgen durante el uso de estas nuevas aleaciones, lo que finalmente mejora la previsibilidad del producto.
Diagrama de equilibrio de hierro y carbono
El diagrama de equilibrio de hierro y carbono (también llamado diagrama de fase de carbono de hierro) es una representación gráfica de los respectivos estados de microestructura de la aleación de hierro-carbono (Fe-C) según la temperatura y el contenido de carbono.
El diagrama de fase de carbono de hierro se usa comúnmente para comprender completamente las diversas fases del acero y el hierro fundido. El acero y el hierro fundido son aleaciones de hierro y carbono. Además, ambas aleaciones contienen oligoelementos en pequeñas cantidades.
El gráfico es bastante complejo, pero debido a que estamos limitando nuestra investigación a Fe3C, solo veremos hasta un 6,67 por ciento en peso de carbono.
Tipos de diagrama de equilibrio de hierro y carbono
El diagrama de equilibrio de carbono de hierro binario es la base del acero y el hierro fundido. Se trata de transformaciones que ocurren en aleaciones que tienen composiciones de hierro puro a cementita (6,67 por ciento de carbono). Hay dos versiones del diagrama de equilibrio de carbono de hierro:
1. Sistema de hierro-cemento. 2. Sistema hierro-grafito.
Estos dos sistemas dependen de la velocidad de enfriamiento. El enfriamiento rápido produce cementita y el sistema se conoce como sistema hierro-cementita . En este sistema, las estructuras formadas en las fases solidificadas no alcanzan un equilibrio suficientemente completo. Entonces el sistema hierro-cementita es un metaestable uno.
Mientras que el enfriamiento lento produce grafito y el sistema es conocido como sistema Hierro-grafito . Las estructuras que se forman en la fase solidificada alcanzan un equilibrio suficientemente completo. Así que este es un estable una.
Tipos de aleaciones ferrosas en diagrama de equilibrio de carbono-hierro
La escala de porcentaje de peso en el eje X del diagrama de fase de carbono de hierro oscila entre 0 % al 6,67 % Carbón. El metal se conoce simplemente como hierro o hierro puro hasta un contenido máximo de carbono de 0,008. porcentaje en peso de carbono. A temperatura ambiente, existe en la ferrita estado.
Acero es una aleación de hierro y carbono con un contenido de carbono que oscila entre 0,008 y 2,14 por ciento. Los grados de acero dentro de este rango se conocen como acero con bajo contenido de carbono. (o acero dulce), acero al carbono medio y acero con alto contenido de carbono .
Cuando el contenido de carbono supera 2,14 por ciento, llegamos al hierro fundido escenario. El hierro fundido es extremadamente duro, pero su fragilidad limita severamente sus aplicaciones y métodos de formación.