Solidificación – Diagramas de equilibrio 1) Diagrama de solubilidad total:

Temp

C1 C2 C3 C4 C5

Temp

C1 C2 C3 C4 C5

Tem

p

A B

m n o

%40100mono Sól% ≈×=

%60100momn Líq% ≈×=

Tem

p

A B

m n o

%40100mono Sól% ≈×=

%60100momn Líq% ≈×=

1

La regla de la palanca se puede utilizar sólo en la zona bifásica. Se puede determinar el % de cada fase y sus respectivas composiciones químicas (Fig. 2).

2) Diagrama de solubilidad parcial: Dejando aparte el caso en la región donde coegráficos, en la región del sólido se puede deteminAsimismo se puede determinar también la compolos gráficos) que van variando devido a la presepuede determinar también el % de los consituyensolución sólida β y 2) eutectico (fromado por α+β

Tem

p

A B

Martiz = ¿α ó β?

Dispersión = ¿α ó β?

α β

%β %α

Tem

p

A B

Tem

p

A B

Tem

p

A B

Tem

p

A B

Martiz = ¿α ó β?

Dispersión = ¿α ó β?

α β

%β %α

Tem

p

A

MD

αTem

p

A

Tem

p

A

Tem

p

A

Tem

p

A

MD

α

3

Figura

Figura 2

xisten líquido y sólido (caso anteriror) en estos ar el % de β y de α usando la regla de la palanca. sición química de estas dos fases (no indicada en ncia de la curva solvus. En forma aproximada se tes: en el caso de la fig. de la derecha estos son 1) ).

B

artiz = ¿α ó β?ispersión = ¿α ó β?

β

%β %α

% Sol. Sól β % Eutécticoα+ β

BBBB

artiz = ¿α ó β?ispersión = ¿α ó β?

β

%β %α

% Sol. Sól β % Eutécticoα+ β

4

Figura Figura

Tem

p

A B

α β

~10% de β

Tem

p

A B

Tem

p

A B

Tem

p

A B

Tem

p

A B

α β

~10% de β

En el caso de la figura siguiente, durante el enfriamiento precipitará solución sólida (SS) β (y no eutéctico ya que éste sólo forma a partir del líquido, de la reacción L↔α+β). Por regla de la palanca se puede determinar el % de SS β que precipita en borde de grano. Esta fase preciptada infuirá notablemente en las propiedades mecánicas de la aleación.

Figura 5 2) Diagrama con peritéctico: En los diagramas con transformaciones peritécticas como los de estas figuras, lo único que hay que tener en cuenta es el proceso de dicha tranformación (L+α↔β) y puede ser completo (fig. izq.) o incompleto (fig. der., en este caso con exceso de sólido).

Tem

p

A B

α

β

Tem

p

A B

α

β

α

β

Peritéctico puroSolución Sólida

Tem

p

A B

α

β

α Peritéctico incompletoExceso de Sólido

β

α

Tem

p

A B

α

β

Tem

p

A B

α

β

αα Peritéctico incompletoExceso de Sólido

β

α

β

α

Otro caso para tener en cuenta es cuando en vez de la SS β tenemos un intermetálico (en la Fig. 8 se esquematiza el campo de existencia de la SS β que se reduce hasta pasar a ser un intermetálico). Este caso se trata igual que el anterior salvo que la estructura final, por ser un intermetálico, será de ángulos más rectos (cuboides, agujas, etc.) muy distinta a la una SS. En la Fig 9 se realiza una curva de enfriamiento de un enfriamiento que atravieza un peritéctico y un eutéctico.

Figura 6 Figura 7

Tem

p

A B

α

Peritéctico + Eutéctico

AnBm

AnBm + BA + AnBm

PE

Tiempo

Tem

p

A B

α

Peritéctico + Eutéctico

AnBm

AnBm + BA + AnBm

PE

Tiempo

Tem

p

A B

α

β

AnBm

Peritéctico puroIntermetálico

AnBm

α

Tem

p

A B

α

β

Tem

p

A B

α

β

AnBm

Peritéctico puroIntermetálico

AnBm

αα

Figura 8 Figura 9

4) Diagrama Fe- Fe3C Diagrama metaestable Fe-Fe3C: Fases y constityentes presentes

FeFe3C

Líquido

γ

δ

αγ + Fe3C

α + Fe3C

P

721°C

1130°C

0.023 0.8

768°C

1535°C

2 4.25

Aceros Fundiciones

Led. + Fe3C

Led. T. + Fe3C

γ + Led.+ Fe3C secundaria

γ + Fe3C sec.

Per. + Led.+ Fe3C secundaria

Per. + Fe3C sec.α+ Per+ Fe3C treciaria

Figura 10

4.1) Enfriemiento de un Acero hipoeutectoide. La primera parte de este enfriamiento recuadrada en la Fig. 11 con una línea verde a trazos (puede que no se note en algunos programas de PC) y marcada con un (1) es igual que la de la Fig. 6 nada más que esta vez con exceso de líquido (queda líquido remanente y no sólido como en el caso de la Fig. 6). La segunda parte (2) es cómo lo que ocurre en la Fig. 4. Dos micrografías de Aceros al C con 0.5% C (en masa) se presentan en las figs. 12 y 13. La diferencia entre estas dos estucturas reside en la historia previa del material (tratamientos térmicos y mecánicos, velocidades de enfriamiento). La ferrita en la Fig. 12 (la fase clara) es de forma alotrimorfa (morfología en tres vias) ya que en vez de crecer para todas los lados de manera uniforme, al nuclearse de la austenita prefirió seguir el camino de los bordes de granos de ésta. Distinto es el caso de la ferrita de la Fig. 13. Lo que se ve do color oscuro es la perlita)

F e

L í q

γ

δ

α

γ + F e 3 C

α + F e 3 CE ’

P

7 2 1 ° C

1 1 3 0 ° C

0 . 0 2 3 0 . 8

1 5 3 5 ° C

2

δ(1)

(2)

F e

L í q

γ

δ

α

γ + F e 3 C

α + F e 3 CE ’

P

7 2 1 ° C

1 1 3 0 ° C

0 . 0 2 3 0 . 8

1 5 3 5 ° C

2

δ

F e

L í q

γ

δ

α

γ + F e 3 C

α + F e 3 CE ’

P

7 2 1 ° C

1 1 3 0 ° C

0 . 0 2 3 0 . 8

1 5 3 5 ° C

2

δδ(1)

(2)

Figura 11

Figura 12 Figura 13

.

A modo de ejemplo se coloca en la Fig. 14 la micrografía de una Ac 0.08%C

Figura 14

4.2) Enfriemiento de un Acero hipereutectoide. La primera parte del enfriamiento (1) es como en la Fig. 1 y la segunda como en Fig. 4, pero hay que tener en cuenta que en este caso la curva que en la Fig 4 es de liquidus aquí resulta una solvus, por lo que hace precipitar la cementita en borde de grano (cuarta metalografía). En la Fig 4 el líquido remanente se tranformaba en eutéctico y en Fig. 15 el γ remanente se transforma en eutectoide. En la Fig. 16 se muestra una micrografia de un Ac con 1.3%C, y en la Fig. 17 un Ac eutectoide.

F e

γ

δ

α

γ + F e 3 C

α + F e 3 CE ’

P

7 2 1 ° C

1 1 3 0 ° C

0 . 0 2 3 0 . 8

1 5 3 5 ° C

2

(1)

(2)

F e

γ

δ

α

γ + F e 3 C

α + F e 3 CE ’

P

7 2 1 ° C

1 1 3 0 ° C

0 . 0 2 3 0 . 8

1 5 3 5 ° C

2F e

γ

δ

α

γ + F e 3 C

α + F e 3 CE ’

P

7 2 1 ° C

1 1 3 0 ° C

0 . 0 2 3 0 . 8

1 5 3 5 ° C

2

(1)

(2)

Figura 15

Figura 16 Figura 17

Propedades mecánicas de los aceros

Variacion de las propiedades mecánicas de los aceros según el contenido de carbono:

δ: elongación (medida de la plasticidad), aC: tenacidad σr: resitencia mecánica HB: dureza