Fundamentos de Metalurgia y Constituyentes de los Aceros

Sistemas Materiales y sus Propiedades

• Sistemas homogéneos: Se definen como aquellos en los que las propiedades físicas se conservan en cualquier parte del sistema.
• Sistemas heterogéneos: Se presentan cuando las propiedades físicas de los componentes del sistema varían en las distintas partes del mismo.
• Sistemas isótropos: Ocurren cuando las propiedades físicas son las mismas en todas las direcciones.

Conceptos Fundamentales de las Aleaciones

• Aleación: Es todo producto que resulta de la unión de dos o más elementos químicos, uno de los cuales tiene carácter metálico.
• Sistemas por sustitución: Los átomos de disolvente y soluto tienen una estructura cristalina similar y ambos forman parte del edificio cristalino al reemplazarse átomos del disolvente por átomos del soluto.
• Sistemas por inserción: Se presenta cuando los átomos de soluto son muy pequeños comparados con los átomos del disolvente y se colocan en el interior de la red cristalina del disolvente.
• Aleación eutéctica: Es aquella que tiene una composición que hace que se comporte como un metal puro respecto a la solidificación.

Procesos y Componentes del Sistema

• Etapas de la solidificación:
  • Nucleación.
  • Cristalización.
  • Formación del grano.
• Componente: Cada una de las sustancias o elementos químicos que forman un sistema material.
• Fase: Cada una de las partes homogéneas de un sistema que se diferencian físicamente del resto.
• Sistema isomorfo: Es una aleación binaria de componentes A y B que son completamente solubles tanto en estado líquido como en estado sólido.

Principales Constituyentes de los Aceros

Ferrita y Cementita

• Ferrita: Es una solución sólida por inserción. Se disuelve como máximo al 0,008%. Es el constituyente más blando y dúctil de los aceros. Cristaliza con hierro alfa en una red cúbica centrada en el cuerpo.
• Cementita: Es el constituyente más duro y frágil de los aceros; posee propiedades magnéticas. Se disuelve hasta el 6,67% y cristaliza en redes ortorrómbicas.

Perlita, Austenita y Martensita

• Perlita: Constituyente formado por un 86,5% de ferrita y un 13,5% de cementita. Presenta una estructura laminar si el enfriamiento ha sido lento y una apariencia más borrosa si el enfriamiento es más brusco.
• Austenita: Está formada por una solución sólida por inserción de carbono en hierro gamma. La proporción de carbono varía desde el 0% al 1,76%. Es el constituyente más denso de los aceros y está formada por cristales cúbicos en hierro gamma, donde los átomos de carbono están intercalados en las aristas y el centro.
• Martensita: Tras la cementita, es el constituyente más duro de los aceros. Es una solución sólida sobresaturada de carbono en hierro alfa. Se presenta en forma de agujas y cristaliza en el sistema tetragonal. Su contenido varía hasta un máximo de 0,89%.