MICROESTRUCTURAS DE LOS ACEROS

Micro estructura del acero
Las aleaciones de hierro y carbono-aceros y fundiciones- son las aleaciones metálicas mas
importantes de la civilización actual. Por su volumen, la producción de fundición y de acero supera
en más de diez veces la producción de todos los demás metales juntos.
Corrientemente se da el nombre de acero y fundición, las aleaciones hierro-carbono (si tienen
mas del 2% de C son fundiciones y si tienen menos del 2% de C son aceros).
El hierro forma soluciones con muchos elementos: son los metales, soluciones por sustitución, con
el carbono, nitrógeno e hidrogenó, soluciones por inserción.
La solubilidad del carbono en el hierro depende de la forma cristalográfica en que se encuentra el
hierro. La solubilidad del carbono en el hierro (ubica de cuerpo centrado) es menor que el 0,02% y
en el hierro (cubica da caras centradas) es hasta el 2%.
Se distinguen tres grupos de aceros al carbono: eutectoides, que contienen cerca de un 0,8% de
C, cuya estructura esta constituida únicamente por perlita: hipoeutectiodes, que contienen menos
del 0,8 de C, son estructuras formadas por ferrita y perlita; e hipereutectoides, que contienen del
0,8 al 2% de C y cuya estructura consta de perlita y cementita.
Micro estructuras del hierro fundido gris
Aleaciones ternarias Fe-C-Si con más del 2% de C y contenidos de Si entre 1 y 4%. Adquieren su
forma definitiva directamente de colada y no pueden Someterse a trabajos metal mecánicos de
deformación ni en frió ni en caliente.
El hierro gris es el hierro comercial ordinario llamado así, por el color Grisáceo de su fractura. Es de
este color, debido a que el carbono se encuentra principalmente en Forma de grafito escamoso,
además del que forma la perlita, (carbono totalCt =C grafito + CFe3C). El hierro gris es fácil de
labrar y tiene una alta Resistencia a la compresión.
La resistencia a la tensión, varia de 1400 a 4200 Kg./cm2, pero la ductilidad es Baja, es por tal
motivo que solo se producen piezas fundidas o coladas y no Por deformación plástica.
Los porcentajes de los diferentes elementos, pueden variar considerablemente Pero en general se
encuentran dentro de los siguientes límites.
Micro estructuras de aluminio
La aportación de elementos ale antes en la industria del aluminio se realiza fundamentalmente,
por razones de rendimiento y rentabilidad, en base a la introducción directa del metal a alear,
mediante el empleo del metal dividido y aglomerado (con fundente) en forma de pastillas. La
pastilla de granos de metal aglomerados con fundente a base de compuestos fluorados ha
experimentado un desarrollo vertiginoso entre las fundiciones de aluminio, ya que su velocidad de
disolución es entre un 15 y un 35% superior al de las pastillas sin fundente. Esta diferencia de
porcentaje depende del elemento a alear. Sin embargo, al tener que ir desapareciendo
paulatinamente estas pastillas del mercado, por razones ecológicas y de seguridad, las
Fundiciones se han visto obligadas a la utilización de pastillas sin fundente quedando al
descubierto un campo de investigación de gran importancia tecnológica y con una amplia
repercusión económica, que trata de ser cubierto por las principales empresas fabricantes de
pastillas. Los estudios e investigación realizados durante el desarrollo de la presente tesis doctoral
han permitido: Conocer en profundidad algunos de los complejos fenómenos que tienen lugar, en
estado líquido, durante la disolución de los elementos aleados procedentes de las pastillas.
Formación de ferrita
Aunque la ferrita es en realidad una solución sólida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la
temperatura ambiente es tan pequeña que no llega a disolver ni un 0.008% de C. Es por esto que
prácticamente se considera la ferrita como hierro alfa puro. La ferrita es el más blando y dúctil
constituyente de los aceros. Cristaliza en una estructura BCC. Tiene una dureza de 95 Vickers, y
una resistencia a la rotura de 28 Kg/mm2, llegando a un alargamiento del 35 al 40%. Además de
todas estas características, presenta propiedades magnéticas. En los aceros aleados, la ferrita
suele contener Ni, Mn, Cu, Si, Al en disolución sólida sustitucional. Al microscopio aparece como
granos monofásicos, con límites de grano más irregulares que la ausentita. El motivo de esto es
que la ferrita se ha formado en una transformación en estado sólido, mientras que la ausentita,
procede de la solidificación.
La ferrita en la naturaleza aparece como elemento proeutectoide que acompaña a la perlita
en:
-
Cristales mezclados con los de perlita (0.55% C)
Formando una red o malla que limita los granos de perlita (0.55% a 0.85% de C)
Formando agujas en dirección de los planos cristalográficos de la ausentita.
Definición de ferrita
Modificación alotrópica del hierro puro o con elementos en disolución (carbono y otros elementos
normales en aceros y fundiciones) que presenta una estructura cúbica; se emplea principalmente
en electrónica por sus propiedades magnéticas y su gran resistividad eléctrica.
Formación de la perlita
La perlita puede aparecer de 2 formas distintas:
1-Forma laminar(es la más frecuente): son láminas alternadas de las 2 fases que forman el
constituyente bifásico. El espacio interlaminar puede ser variable, dependiendo de las condiciones
de obtención de ese acero. Cuanto más fina sea la estructura, menor espacio interlaminar y
presentará mayor dureza.
Esto hace que las propiedades mecánicas puedan variar sus valores, es decir, las propiedades
antes citadas son valores promedio.
2-Forma Globular: sobre una matriz ferrítica aparecen unos glóbulos de cementita, para obtener
este tipo de estructura, que es menos dura y resistente. Esta estructura se busca para ablandar un
acero que va a ser mecanizado.
La perlita se ataca con el Nital, que ataca a una de las dos fases porque hay diferencia de
potencial electroquímico entre ambas fases, lo que provoca un ataque selectivo a una de las fases
que suele ser la ferrita de forma que la cementita aparece oscurecida.
En la estructura globular sólo es atacada la ferrita que está junto al borde de los glóbulos de
cementita.
Definición de perlita
La perlita es un constituyente compuesto por el 86,5% de ferrita y el 13,5% de cementita.
Como la fase mayoritaria es la ferrita, las propiedades estarán más próximas a las de la ferrita:
dureza 200 brinell, resistencia: 80kg/mm2, alargamiento: 15% y resiliencia: 10kg/mm2.
Formación de la perlita laminar
Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita, es decir, hay 6.4
partes de ferrita y 1 de cementita. La perlita tiene una dureza de aproximadamente 200 Vickers,
con una resistencia a la rotura de 80 Kg/mm2 y un alargamiento del 15%. Cada grano de perlita
está formado por láminas o placas alternadas de cementita y ferrita. Esta estructura laminar se
observa en la perlita formada por enfriamiento muy lento. Si el enfriamiento es muy brusco, la
estructura es más borrosa y se denomina perlita sorbí tica. Si la perlita laminar se calienta durante
algún tiempo a una temperatura inferior a la crítica (723 ºC), la cementita adopta la forma de
glóbulos incrustados en la masa de ferrita, recibiendo entonces la denominación de perlita
globular.
Definición de perlita laminar
La perlita es un producto laminar de descomposición eutectoide propio de aceros y
Aleaciones no férreas como Cu-Al y Zn-AI. Posiblemente, es una de las micro estructuras
Más conocidas en la ciencia de la metalurgia. Fue descubierta por Sorby en aceros hace
Más de 100 años. Sorby supuso correctamente a priori que se trataba de un
Micro constituyente formado por dos fases, Fe (a) y carburo de Fe.
Formación del grafito
Las formaciones de grafito hay que referirlas, en gran parte, a depósitos carbonosos
sedimentarios transformados por el metamorfismo; en otros casos revelan origen inorgánico,
puesto que se explican por ser el carbono (C) procedente acaso de carburos o de combinaciones
carbonílicas ascendentes. Su origen es metamórfico de contacto, metamórfico en los mármoles,
gneis y esquistos cristalinos, durante el metamorfismo de las hullas.
Definición de grafito
En su estructura, el grafito cuenta con átomos de carbono que forman tres enlaces covalentes en
el mismo plano, a un ángulo de 120º. Por eso, tiene una estructura hexagonal.