TEMA 4
Aleaciones a base de hierro
Diagrama de fase Hierro-Cementita
Tratamientos térmicos y Curvas TTT
Curvas de transformación continua (TC)
Templabilidad y sus Medidas
Tratamientos Superficiales, Difusión y Leyes de Fick,
Carburización, Nitruración
Materiales Metálicos
Sistema Fe-C
Fases alotrópicas del Fe
Transformaciones alotrópicas del hierro
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Fe d
Fe g
Fe a
tiempo
Tem
pera
tura
°C
1539Líquido
1394
912
Diagrama Fe - C
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Acero eutectoide 0,77%C
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Acero hipoeutectoide <0,77%C
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Acero hipereutectoide >0,77%C
Transformaciones del acero
¿Qué pasa si se enfría fuera del equilibrio?
Efecto de la velocidad de enfriamiento: se forman microestructuras que
no aparecen en el diagrama de fases
Esferoidita (a + Fe3C)
Perlita gruesa (a + Fe3C)
Perlita fina (a + Fe3C)
Bainita (a + Fe3C)
Martensita (solución sólida Tetragonal centrada en el cuerpo)
Au
me
nta
la v
elo
cid
ad d
e e
nfr
iam
iento
Esferoidita Perlita gruesa y fina
Bainita Martensita
Austenita (g)
Proeutectoide +Perlita (a+Fe3C)
Bainita (a+Fe3C)
Martensita
(Fase TCC)
Martensita revenida
(a + Fe3C)
Calor
Enfriamiento lentoEnfriamiento
moderado Temple rápido
Para conocer la microestructura que se
formará debemos utilizar los diagramas TTT
Temperatura-tempo- transformación
A = Austenita
P = Perlita
B = Bainita
M = Martensita
A. Calentar para austenizar el acero (T> 727ºC)
B. Enfriar rápido y mantener a 625 C
C. La transformación comienza en 4 segundos
D. La transformación termina después de unos 20 segundos
Identifique la microestructura obtenida a Temperatura ambiente
Bainita inferior Martensita
Tratamientos térmicos
Recocidos **
Normalizado
Temple
Revenido
Martempering
Austempering
Perlita fina
Martensita
Martensita Revenida
Martensita
Bainita
Enfriamiento continuo
Enfriamiento lento
Recocido
Enfriamiento moderado
Normalizado
Perlita fina
Perlita gruesa
Martensita
Enfriamiento rápido
Temple
Recocido
1. De alivio de tensiones
2. Recocido total o de regeneración
3. Recocido de globulización
Temp. crítica Inferior
Temp. crítica superior
1
23
Temp. crítica Inferior
Temp. crítica superior
1 2 3
1. Normalizado
2. Temple
3. Temple y revenido
Revenido
Martensita revenida (TEM)
(a + Fe3C)
Revenido: Se pierde cierta
dureza pero se gana ductilidad
Tenacidad
Martensita: muy dura pero frágil
Agrietamiento
Efecto de los elementos de aleación
Tratamientos térmicos superficiales
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Para aplicaciones que requieren
• Alta dureza superficial
• Resistencia al desgaste
• Resistencia a la fatiga
• Núcleo dúctil o tenaz
Tratamientos
• Cementación
• Nitruración
• Cianuración o carbonitruración
• Endurecimiento superficial por llama
• Endurecimiento superficial por corrientes de inducción
Cambio de composición
Temple superficial
Difusión
Difusión: transporte de material por
movimiento de átomos. Proceso
dependiente del tiempo y la
temperatura.
Interdifusión
Autodifusión
Mecanismos de difusión
Mecanismos de difusión
Difusión en estado estacionario
Difusión en estado no-estacionario
Cementación
2)(2COFe COFe C
Acero de bajo carbono <0,2%
t1>t2>t3Cs
Co
2)(4 2CFe HFeH C
C
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La velocidad de difusión del carbono en
la austenita a una temperatura
determinada es función del coeficiente
de difusión y del gradiente de
concentración de carbono.
RT
QDD dexp0
D es el coeficiente de difusión (cm2/s)
Do término pre-exponencial independiente de
la temperatura (m2/s)
Q es la energía de activación para la difusión
(J/mol, cal/mol, o eV/atom)
R es la constante de los gases, 8.31 J/mol-K,
1.987 cal/mol-K, o 8.62X10-5 eV/atom-K)
T es la temperatura absoluta (K)
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Problema
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T = 925 °C