Diagrama Fe C
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Transcript of Diagrama Fe C
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Propiedades Estructurales I
Diagrama de Equilibrio Fe-C
-
Produccin de la industria de la fundicin en Argentina
Metales ferrosos colados
Fundicin esferoidal
0
20
40
60
80
1998 1999 2000 2002 2003 2004 2005 2006
Ao
Mil
lon
es
de
ton
ela
da
s
Fundicin laminar (gris)
0
50
100
150
1998 1999 2000 2002 2003 2004 2005 2006
Ao
Millo
ne
s d
e
ton
ela
da
s
Fundicin maleable
0
2
4
6
1998 1999 2000 2002 2003 2004 2005 2006
Ao
Mil
lon
es
de
ton
ela
da
s
Acero colado
0
5
10
15
1998 1999 2000 2002 2003 2004 2005 2006
Ao
Mil
lon
es
de
ton
ela
da
s
La produccin mundial de fundicin de hierro y acero supera en mas de diez veces la
produccin de todos los dems metales juntos
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Diagrama Fe-C
Invariantes
Lmites de solubilidad
Fases que lo constituyen
Variante estable y metaestable
Caractersticas mecnicas de cada fase
Clasificacin de aleaciones Fe-C
Desarrollo de microestructuras de equilibrio
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aceros Fundiciones (blancas o grises)
Diagrama Fe-C
Clasificacin de
aleaciones por el
contenido de C
-
Fe
C
En solucin
tomo intersticial
Combinado
Cementita (Fe3C)
Libre
Grafito
()
lquido
G
T (C)912 1394 1538
() (bcc)
(fcc)
(bcc)
No m
agn
tic
oM
agn
tic
o
1538
1394
912
768
Componentes
lquido
T
t
-
Solucin slida de C en Fe
Ferrita
Solucin slida de C en
Fe. Estructura bcc.
Austenita ()
Solucin slida de C en
Fe. Estructura fcc.
Ferrita
Solucin slida de C
en Fe. Estructura bcc.
La solubilidad de C en Fe depende de la estructura cristalina del Fe
+ compacta
-
Solubilidad de C en Fe 100 veces mayor Solubilidad de C en Fe
Fe
(fcc)
25% huecos
Dim. mx. hueco ~ 1
Fe
(bcc)
32% huecos
Dim. mx. hueco ~ 0.6
Dim. atmico de C ~ 1.5
Menor distorsin en la red de Fe (fcc) => Mayor solubilidad intersticial
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aceros fundiciones
Diagrama de fases metaestable
(Fe-Fe3C)
Solubilidad mxima de C: 0.09% a 1495C
Ferrita
Austenita ()
Solubilidad mxima de C: 2.14% a 1147C
Cementita(Fe3C)Compuesto qumico.
Estructura ortorrmbica.
Contiene 6.67% C
Solubilidad mxima de C: 0.02% a 727
Ferrita
4 fases slidas
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Propiedades de las Fases
Ferrita: fase blanda y dctil. Admite importante deformacin plstica. Puede endurecerse por
deformacin plstica.
Austenita: no es estable a temperatura ambiente en aleaciones Fe-C. Fase blanda y dctil. El conformado en
caliente se realiza en estado austentico.
Cementita: fase muy dura y frgil. Puede romperse por trabajado en caliente. Se presenta normalmente con
morfologa laminar. Puede globulizarse por tratamiento trmico.
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Reacciones invariantes en el diagrama Fe-Fe3C
Reaccin peritctica
Lquido
Austenita ()
0.50
0.16
0.10
Ferrita
L(0.50%C) + (0.10%C) (0.16 %C)1495C
Esta reaccin se produce slo en las aleaciones que contienen entre 0.1
y 0.5% de carbono. Importante en produccin de aceros.
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Reaccin eutctica
L (4.30%C) (2.11%C) +Fe3C(6.69%C)1148C
LEDEBURITA
Esta reaccin se produce en las aleaciones que
contienen ms de 2.11% de carbono
Crecimiento cooperativo 2 tipos de eutcticos: laminar y columnar
-
Reaccin eutectoide
(0.77%C) (0.02%C) +Fe3C(6.69%C)727C
PERLITA
Esta reaccin se produce en las
aleaciones que contienen ms de 0.02%
de carbono => prcticamente en todas
las aleaciones de uso comercial, como
resultado de enfriamiento relativamente
lentos
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Solubilidad de C en Ferrita
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Aceros Hipoeutectoides - Microestructura
normales
bandeadas
-
Aceros hipereutectoides- Microestructura
Laminar
Eutectoide
Globulizada hipereutectoide
-
Avance de la Transformacin Perltica
-
Fundicin Blanca Hipoeutctica
24
-
Fundicin Hipoutectica
25
-
Fundicin Blanca Eutctica
26
-
Fundicin Eutctica
27
-
Fundicin Blanca Hipereutctica
28
-
Fundicin Hipereutctica
29
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Diagrama Fe-C estable
G
%C0 100
Cm
Gr
G
4.3
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Diagrama de fases estable Fe-C Carbono libre en forma de grafito
Condicin termodinmica:
Condicin cintica: ver diferencias
L(4.3%C) (2.1%C) + Cm(6.7%C)
L(4.3%C) (2.1%C) + Gr(100%C)
GrafitoCementita
G
%C0 100
Cm
Gr
G
4.3
Comp. qca.= cte.= 4.3%C
G
T(C)1147 1153
L
+ Cm
+ Gr
G2M
G1
TETM
G2E
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Diagramas Fe-C-Si
Carbono equivalente: CE
CE= CT + (%Si + %P)/3
Carbono eutctico: Ceut
Ceut.= 4,3 (%Si + %P)/3
-
TEE
TEM
L
L + L + Gr
L + Cm
Temp.
% C
Cr
V
Ti
Si
Ni
Cu
Co
Mn Sn
Mo Sb
W Mg
P
Al
Fundiciones
grises
Fundiciones
blancas
Fundiciones
atruchadas
Temp.
tiempo
Fin de solidificacin
Temp.
tiempo
Fin de solidificacin
Temp.
tiempo
Fin de solidificacin
Temp.
tiempo
Fin de solidificacin
Influencia del Sub-enfriamiento
Efecto de los elementos de aleacin
-
Influencia del Si en el tipo de estructura de
solidificacin
Influencia de la velocidad de enfriamiento en el tipo de estructura de
solidificacin
-
Fundiciones de hierro
Aleaciones Fe-C-Si
Solidificacin Si
Velocidad de
enfriamiento
Si
Velocidad de
enfriamiento
L + Cm
Fundiciones blancas
Tratamiento trmico
Fundiciones maleables
( grafito flocular)
L + Gr
Fundiciones grises
F. laminares F. vermiculares F. esferoidales
Fundiciones
atruchadas
-
Propiedades y caractersticas de las fundiciones grises
TipoMorfologa
de grafito
Propiedades
E (GPa) (%) 0.2 (MPa) rot. (MPa)Damping
(x10-4)
Laminar
(Gray)
Lminas
122 0.2 -0.5 -- 124-276 68.7
Vermicular
(Compacted)
Vermes
144 1.0-1.5 193-379 276-448
Esferoidal
(Ductile)
Esferoides
172 2.0-18.0 276-621 414-828 8.3
Maleable
(Malleable)
Flculos
175 2.0-10.0 276-621 414-724 10
Acero------------------ 210 10.0-40.0 250-560 380-680 1.3
-
1 2 3 4 5
CaractersticaFundicin
Esferoidal
Fundicin
Maleable
Fundicin
Vermicular
Fundicin
Gris
Fundicin
Blanca
Acero
Fundido
(C=0.4%)
Costo 4 2 4 5 4 1
Colabilidad 4 3 4 5 3 1
Facilidad de
mecanizado4 4 4 5 1 3
Amortiguacin de
vibraciones 3 3 4 5 1 1
Mdulo elstico 4 3 2 2 1 5
Confiabilidad 5 3 2 1 1 4
Resistencia/Peso 5 4 3 2 1 4
Resistencia al
impacto4 4 2 1 1 5
Resistencia a la
abrasin3 2 2 2 5 2
Resistencia a la fatiga
trmica3 3 5 4 1 2
Auto-lubricacin 4 4 4 5 1 1
Aptitud para el
tratamiento trmico5 2 2 2 1 4
Total 46 37 38 39 21 33
Peor Mejor