Diagrama TTT Y Fases DEL Fe-C PDF

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Los Diagramas “TTT” son gráficas que representan el porcentaje de transformación en función de la temperatura y del tiempo.
En el diagrama hierro-carbono es posible identificar las temperaturas de cambio de sus estructuras cristalinas, conocer la temperatura en cual se da el cambio de fase de...

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DIAGRAMAS “TTT” (TIEMPO, TEMPERATURA, TRANSFORMACIÓN)

¿QUÉ SON Y PARA QUÉ SIRVEN? Los Diagramas “TTT” son gráficas que representan el porcentaje de transformación en función de la temperatura y del tiempo. Sirven para obtener la información relacionada con las fases presentes después de los enfriamientos rápidos, así como el tiempo para el inicio y la terminación de la formación de las fases, algunas veces se indican también la dureza que obtienen los materiales después del tratamiento térmico. Pueden ser utilizados para estudiar los tratamientos de recocido, normalizado y temple. Los diagramas TTT se obtienen experimentalmente ensayando distintas probetas que se someten a diferentes velocidades de enfriamiento, se analiza su dureza y su estructura interna. Han sido obtenidos principalmente para aceros, más concretamente para la fase austenita, ya que los cambios de fase ocurren más fácilmente en estos materiales debido a los altos valores de difusividad de los elementos metálicos. Sin embargo, existen algunos diagramas TTT para materiales no metálicos. La

interpretación del diagrama TTT es: •Por encima de la temperatura A1 toda la estructura es austenita. •Ps, línea roja, indica el inicio de la transformación a perlita, Pt indica el final de la transformación. Esto sucede para enfriamientos lentos, velocidad V1. •BS, línea naranja, indica el inicio de la transformación bainítica, Bf el final. Velocidades que no dan lugar al temple. •Si las velocidades se realizan en un medio con mayor capacidad como el agua se forma la martensita. Esta velocidad debe ser mayor que V3 y maraca dos zonas, la de inicio de transformación a martensita, MS y la de final, Mf .

FASES Austenita La austenita es una disolución sólida del carbón en el hierro gamma. Puede contener hasta 2% C. En la microestructura de la austenita aparecen cristales parecidos a la ferrita pero con contornos más rectilíneos y ángulos más vivos. Es blanda, muy dúctil y tenaz. Su resistencia a la tracción varía de 88 a 105 kg/mm2. Su dureza es de unos 300 HB y su alargamiento del 30 al 60%. Martensita La austenita a baja temperatura se transforma en un constituyente metaestable denominado martensita. Es una disolución sólida sobresaturada de carbono en hierro alfa, con una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Su contenido en carbono suele variar de trazas hasta 1% C o más. Después de la cementita, la martensita es el constituyente más duro. Su dureza = 50/68 HR, su resistencia a la tracción = 170/200 kg/mm2 y un alargamiento de 2.5 a 0.5%. Es magnética. Perlita La austenita transformada isotérmicamente temperatura justamente por debajo de 723 °C; se trata de una mezcla de ferrita y cementita que forma el constituyente perlítico. La perlita por su estructura resulta ser un microconstituyente con una buena resistencia y ductilidad. Existen dos tipos: ● Perlita gruesa. Se forma para enfriamientos suficientemente lentos, es resistente y dúctil, dureza 15 HRc. ● Perlita fina. Ocurre a temperaturas más bajas, las láminas de la perlita se hacen más delgadas, a temperaturas de 600-540 ºC. Es menos resistente y dúctil, dureza 40 HRc. Bainita La bainita se obtiene con enfriamiento brusco y se desciende hasta la temperatura

ambiente, es un microconstituyente no laminar formado por ferrita y carburos de hierro. Esta estructura se forma en el rango de temperaturas inferiores a los 540 ºC. La dureza de la bainita es mayor que la de la perlita, aumentando entre más fina sea la bainita, aparecen en forma de agujas extremadamente finas. Presentan una conveniente combinación de resistencia y ductilidad. Existen: ● Bainita superior: Formada a temperaturas muy elevadas, se produce difusión generalizada de carbono, el resultado son zona muy pobre de carbono. ● Bainita inferior: Formada a temperaturas más bajas, estas dificultan la difusión del carbono.

EJEMPLOS DE DIAGRAMAS “TTT” Acero AISI 1050 Es considerado todavía como medio carbono, debido a su contenido de carbono nos garantiza una excelente templabilidad.

Acero AISI 1060 Se considera como un alto carbono.

Acero AISI 1080 Acero al carbono de alta resistencia para temple.

CONCLUSIÓN Los diagramas “TTT” son gráficas que sirven para mostrar la formación de fases en función del tiempo y la temperatura, esto cuando el enfriamiento es muy rápido como en el temple, normalizado y recocido, ya que en el diagrama de equilibrio es posible solo observar la transformaciones de fase en tratamientos con enfriamiento lento, como el revenido. Estos diagramas se obtienen con ensayos al someter probetas a diferentes velocidades de enfriamiento. Estos diagramas son especialmente llevados a cabo para aceros, especialmente con la austenita que es inestable. Las fases que se presentan en los diagramas “TTT” son la perlita, bainita y martensita, lo que conlleva distintas características físicas.

BIBLIOGRAFÍA Y CIBERGRAFÍA

● Pazos, P. N. (2006). Capítulo VII “Diagramas TTT”. En TECNOLOGÍA DE LOS METALES Y PROCESOS DE MANUFACTURA (págs. 183-187). Caracas, Venezuela: UCAB. ● Molera, S. P. (1991). Hierro y Acero. En TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LOS METALES (págs. 24-32). España: Editorial Marcombo. ● Montes. J. M., Cuevas, F. G., Cintas, J. (2014). Diagramas de Equilibrio de Interés Tecnológico. En CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS METALES (págs. 302-305). España: Ediciones Paraninfo.

DIAGRAMA HIERRO-CARBONO En el diagrama hierro-carbono es posible identificar las temperaturas de cambio de sus estructuras cristalinas, conocer la temperatura en cual se da el cambio de fase de un hierro; y en función de la cantidad de carbono contenido en el metal estimar la temperatura de cuando se derretirá o se volverá pastoso. En el eje horizontal del diagrama se representa el porcentaje de carbono que puede estar diluido en el hierro; mientras que en el eje vertical se identifican las temperaturas en las cuales se dan los cambios.

Al diagrama Fe-C se le denomina metaestable porque con el paso del tiempo el carburo de hierro tiende a descomponerse.

FASES DEL DIAGRAMA Fe-C Las fases o constituyentes más importantes en el diagrama Fe-C son: AUSTENITA Es el constituyente más denso de los aceros y está formado por una solución sólida de Fe(Ỿ) con C. Consiste en átomos de hierro con estructura cúbica centrada en la cara (FCC), y átomos de carbono en los sitios intersticiales. Tiene solubilidad máxima del carbono alrededor del 2.08% a 1148°C, que disminuye hasta el 0.8% a 723°C. No es estable a la temperatura ambiente pero existen algunos aceros al cromo-níquel denominados austeníticos cuya estructura es austenítica a temperatura ambiente.

Propiedades:

● ● ● ● ● ● ●

Resistencia a la tensión ( 105 kg / mm 2 ) No es magnética Es blanda Dúctil Dureza 300 Brinell Tenacidad alta Resistente al desgaste

FERRITA La ferrita (∝) o hierro alfa es una solución sólida intersticial de una pequeña cantidad de carbono disuelto en hierro ∝, es decir, hierro casi puro. Consiste en átomos de hierro con estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo (BCC), y átomos de carbono en los sitios intersticiales. La máxima solubilidad es 0,02% C a 723 °C, y disuelve sólo 0,008% de C a temperatura ambiente. La ferrita-δ, es de menor interés excepto para aceros fuertemente aleados, y se encuentra a temperaturas más altas. Su máxima solubilidad de carbono es 0.08% a 1492ºC. Propiedades: ● Resistencia a la tensión ( 28 kg /mm 2 ) ● Dúctil ● Magnética ● Dureza 90 Brinell ● Maleable ● Blanda (es el constituyente más suave de los aceros)

CEMENTITA La cementita o carburo de hierro ( Fe3 C ) es un compuesto intermetálico que contiene 6.67% de C, se produce por efecto del exceso de carbono sobre el límite de solubilidad. Contiene estructura cristalina del tipo ortorrómbica con 12 átomos de hierro y 4 átomos de carbono por celda, donde los átomos de Fe pueden, a veces, ser sustituidos por otros átomos de Cr, Mo, Mn, etc. Propiedades: ● Baja resistencia a la tensión (5000 lb/pulg2 aprox.) ● Alta resistencia a la compresión ● Dureza superior a 68 HRC, por lo que es muy frágil ● Magnética a la temperatura ordinaria, pero pierde su magnetismo a la temperatura de 218 °C

PERLITA La perlita ( α + Fe 3 C ) es un microconstituyente con estructura laminar, formada por microláminas de ferrita y de cementita. Es la mezcla eutectoide que contiene 0.80% de carbono y se forma a 727 °C bajo un enfriamiento muy lento. Se le da este nombre porque tiene la apariencia de una perla al observarse microscópicamente. Propiedades: ● Resistencia a tensión ( 80 kg /mm2 ) ● Dureza 200 Brinell ● Dúctil Hay dos tipos de perlita: la perlita fina, que es dura y resistente (espacio de 0,025 micras y dureza: 300 Brinell) y la perlita gruesa, que es menos dura y más dúctil (espacio interlaminar de 0,4 micras y dureza: 200 Brinell).

CONCLUSIÓN En conclusión el diagrama Fe-C se pueden identificar cuatro principales fases: ferrita las cual se divide en dos alfa y gamma, teniendo mayor importancia a la ferrita alfa, considerándose un hierro puro por su bajo contenido en carbono y siendo el constituyente más suave de los aceros. También se encuentra la austenita siendo el constituyente más denso de los aceros; la cementita siendo un carburo de hierro es considerado el constituyente más duro y por lo tanto muy frágil- Por último la perlita que es una mezcla de ferrita y cementita, teniendo en mayor proporción ferrita, por lo que sus características son semejantes a esta.

BIBLIOGRAFÍA ● Guerrero, E. O. (2008). PROCESOS DE MANUFACTURA. 23 de Marzo del 2020, de Universidad Nacional Abierta y a Distancia Sitio web: https://repository.unad.edu.co/bitstream/handle/10596/4998/332571_Modulo2 011.pdf;jsessionid=3FCC2038ECA38D4188E82CB366EFD50A.jvm1? sequence=1 ● M.I. Díaz Del Castillo, R. F. (2016). CAPÍTULO 2. EL DIAGRAMA Fe-Fe3C Y LOS ACEROS. 23 de Marzo del 2020, de Universidad Autónoma de México Sitio web: http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/ m6/Ingenieria%20de%20materiales2017-1.pdf ● Urbano, L. J. M. (2011). METALOGRAFÍA. 23 de Marzo del 2020, de Federación de Enseñanza de CC. OO. de Andalucía Sitio web: https://www.feandalucia.ccoo.es/docu/p5sd8732.pdf...