Diagrama Hierro-Carbono (Fe-C) — Guía Completa para Soldadores
Introducción
El diagrama de equilibrio Hierro-Carbono (Fe-Fe₃C) es la herramienta fundamental de la metalurgia de los aceros. Muestra las fases y constituyentes que se forman en función de la temperatura y el porcentaje de carbono.
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Alotropía del Hierro Puro
| Temperatura | Estructura | Designación |
|---|---|---|
| < 912°C | BCC | Ferrita α |
| 912 - 1.394°C | FCC | Austenita γ |
| 1.394 - 1.538°C | BCC | Ferrita δ |
| > 1.538°C | — | Líquido |
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Fases del Diagrama
- Ferrita (α): Solución sólida de C en Fe BCC. Máx. 0,022% C. Blanda, dúctil, magnética (~300 MPa).
- Austenita (γ): Solución sólida de C en Fe FCC. Máx. 2,11% C. No magnética.
- Cementita (Fe₃C): Carburo de hierro con 6,67% C. Muy dura (650 HB), frágil.
- Perlita: Mezcla de ferrita (88,5%) + cementita (11,5%) en láminas alternadas. Se forma a 727°C con 0,77% C.
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Reacciones Importantes
| Reacción | Temperatura | % C | Descripción |
|---|---|---|---|
| Peritéctica | 1.495°C | 0,17 | L + δ → γ |
| Eutéctica | 1.148°C | 4,3 | L → γ + Fe₃C |
| Eutectoide | 727°C | 0,77 | γ → α + Fe₃C (perlita) |
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Temperaturas Críticas
| Designación | Descripción |
|---|---|
| A₁ (727°C) | Temperatura eutectoide |
| A₃ (variable) | Límite superior α+γ |
| Acm | Límite de solubilidad del C en γ |
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Clasificación de Aleaciones Fe-C
| % Carbono | Clasificación |
|---|---|
| 0 - 0,77 | Acero hipoeutectoide |
| 0,77 | Acero eutectoide |
| 0,77 - 2,11 | Acero hipereutectoide |
| 2,11 - 4,3 | Fundición hipoeutéctica |
| > 4,3 | Fundición hipereutéctica |
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Relación con la Soldadura
Durante la soldadura, la ZAT sufre diferentes temperaturas de pico:
| Sub-zona ZAT | Temperatura | Efecto |
|---|---|---|
| Crecimiento de grano | >1.100°C | Grano grueso → baja tenacidad |
| Refinamiento de grano | 900-1.100°C | Grano fino → buenas propiedades |
| Intercrítica | 727-900°C | Transformación parcial |
| Subcrítica | <727°C | Alivio de tensiones |
Más carbono = más tendencia a formar martensita en la ZAT = peor soldabilidad.
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Propiedades Mecánicas vs. % Carbono
| Acero | Resistencia (MPa) | Alargamiento (%) | Dureza (HB) |
|---|---|---|---|
| 0,10% C | 370 | 38 | 110 |
| 0,20% C | 440 | 36 | 131 |
| 0,40% C | 590 | 28 | 170 |
| 0,80% C | 1.010 | 11 | 293 |
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