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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
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Materiales Metálicos
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Sistema Fe-C
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Fases alotrópicas del Fe
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Transformaciones alotrópicas del hierro
Ciencia de Materiales MT1113
Fe d
Fe g
Fe a
tiempo
Tem
pera
tura
°C
1539Líquido
1394
912
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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
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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
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Esferoidita Perlita gruesa y fina
Bainita Martensita
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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
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A = Austenita
P = Perlita
B = Bainita
M = Martensita
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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
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Identifique la microestructura obtenida a Temperatura ambiente
Bainita inferior Martensita
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Tratamientos térmicos
Recocidos **
Normalizado
Temple
Revenido
Martempering
Austempering
Perlita fina
Martensita
Martensita Revenida
Martensita
Bainita
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Enfriamiento continuo
Enfriamiento lento
Recocido
Enfriamiento moderado
Normalizado
Perlita fina
Perlita gruesa
Martensita
Enfriamiento rápido
Temple
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Recocido
1. De alivio de tensiones
2. Recocido total o de regeneración
3. Recocido de globulización
Temp. crítica Inferior
Temp. crítica superior
1
23
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Temp. crítica Inferior
Temp. crítica superior
1 2 3
1. Normalizado
2. Temple
3. Temple y revenido
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Revenido
Martensita revenida (TEM)
(a + Fe3C)
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Revenido: Se pierde cierta
dureza pero se gana ductilidad
Tenacidad
Martensita: muy dura pero frágil
Agrietamiento
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Efecto de los elementos de aleación
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Tratamientos térmicos superficiales
Ciencia de Materiales MT1113
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
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Difusión
Difusión: transporte de material por
movimiento de átomos. Proceso
dependiente del tiempo y la
temperatura.
Interdifusión
Autodifusión
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Mecanismos de difusión
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Mecanismos de difusión
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Difusión en estado estacionario
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Difusión en estado no-estacionario
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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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Ciencia de Materiales MT1113
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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Ciencia de Materiales MT1113
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Problema
Ciencia de Materiales MT1113
T = 925 °C