Solidificación Diagramas de equilibrio

Transcripción

1 Solidificación Diagramas de equilibrio 1) Diagrama de solubilidad total: no % Sól = % mo 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). m n o mn % Líq = % mo 2) Diagrama de solubilidad parcial: Figura 1 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 Figura 2 Dejando aparte el caso en la región donde coexisten líquido y sólido (caso anteriror) en estos gráficos, en la región del sólido se puede deteminar el % de y de usando la regla de la palanca. simismo se puede determinar también la composición química de estas dos fases (no indicada en los gráficos) que van variando devido a la presencia de la curva solvus. En forma aproximada se puede determinar también el % de los consituyentes: en el caso de la fig. de la derecha estos son 1) solución sólida y 2) eutectico (fromado por +). Martiz = ó? Dispersión = ó? % % % % Martiz = ó? Dispersión = ó? % Sol. Sól % Eutéctico + Figura 3 Figura 4

2 En el caso de la figura siguiente, durante el enfriamiento precipitará solución sólida (SS) (y no eutéctico ya que éste sólo forma a partir del líquido, de la reacción L +). or regla de la palanca se puede determinar el % de SS que precipita en borde de grano. Esta fase preciptada infuirá notablemente en las propiedades mecánicas de la aleación. ~10% de 2) Diagrama con peritéctico: Figura 5 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+ ) y puede ser completo (fig. izq.) o incompleto (fig. der., en este caso con exceso de sólido). eritéctico puro Solución Sólida eritéctico incompleto Exceso de Sólido Figura 6 Figura 7 Otro caso para tener en cuenta es cuando en vez de la SS tenemos un intermetálico (en la Fig. 8 se esquematiza el campo de existencia de la SS 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.

3 eritéctico puro Intermetálico eritéctico + Eutéctico E n m + n m n m + n m n m Tiempo Figura 8 Figura 9 4) Diagrama Fe- Fe 3 C Diagrama metaestable Fe-Fe 3 C: Fases y constityentes presentes 1535 C Líquido γ 1130 C γ + Led. + Fe3C secundaria Led. + Fe 3 C 768 C Fe + er + Fe3C treciaria γ + Fe 3 C sec. er. + Fe 3 C sec. ceros γ + Fe 3 C 721 C er. + Led. + Fe3C secundaria + Fe 3 C Figura 10 Led. T. + Fe 3 C Fundiciones Fe 3 C

4 4.1) Enfriemiento de un cero hipoeutectoide. La primera parte de (1) este enfriamiento recuadrada en la Fig C 11 con una línea verde a trazos (puede que no se note en algunos Líq programas de C) y marcada con un (1) es γ 1130 C igual que la de la Fig. 6 nada más que esta vez con exceso de líquido (queda líquido (2) γ + Fe 3 C remanente y no sólido 721 C como en el caso de la Fig. 6). La segunda parte (2) es cómo lo que ocurre E + Fe 3 C en la Fig. 4. Fe Dos micrografías de Figura 11 ceros 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) Figura 12 Figura 13 modo de ejemplo se coloca en la Fig. 14 la micrografía de una c 0.08%C. Figura 14

5 4.2) Enfriemiento de un cero 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 c con 1.3%C, y en la Fig. 17 un c eutectoide. (1) 1535 C γ (2) E Fe C γ + Fe 3 C 721 C + Fe 3 C 2 Figura 15 Figura 16 Figura 17

6 ropedades mecánicas de los aceros Variacion de las propiedades mecánicas de los aceros según el contenido de carbono: : elongación (medida de la plasticidad), a C : tenacidad σr: resitencia mecánica H: dureza