Diagramas de Fase y Diagrama Hierro–Carbono

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Introducción a los Diagramas de Fase

Los diagramas de fase representan las fases presentes en función de la composición y la temperatura. Permiten analizar:

• Solubilidad sólida y líquida
• Temperaturas de transformación
• Regiones monofásicas y bifásicas
• Reacciones invariantes (eutécticas, eutectoides, peritécticas)

Las diapositivas muestran ejemplos de sistemas binarios típicos:
- Totalmente solubles en estado sólido y líquido :contentReference[oaicite:0]{index=0}
- Solubles en líquido e insolubles en sólido :contentReference[oaicite:1]{index=1}
- Parcialmente solubles :contentReference[oaicite:2]{index=2}
- Formación de compuestos intermetálicos :contentReference[oaicite:3]{index=3}

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Conceptos Fundamentales

Líneas principales

• Línea de liquidus: por encima, la aleación está completamente líquida. :contentReference[oaicite:4]{index=4}
• Línea de solidus: por debajo, la aleación está completamente sólida. :contentReference[oaicite:5]{index=5}

Regiones de fase

• Líquido (L)
• Sólido (α, β, γ, δ según sistema)
• Dos fases: α + L, α + β :contentReference[oaicite:6]{index=6}

Línea isoterma

Usada para identificar composiciones en equilibrio mediante líneas de amarre (tie lines). :contentReference[oaicite:7]{index=7}

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Lectura del Diagrama de Fase

Composición de cada fase (tie line)

Para una temperatura T₁:
- C_L = composición de la fase líquida
- C_S = composición de la fase sólida
Las diapositivas lo muestran con claridad mediante el ejemplo X₁. :contentReference[oaicite:8]{index=8}

Regla de la palanca (lever rule)

Para determinar fracciones:

[ \text{Fracción sólida} = \frac{m o}{m n} \times 100 ]

[ \text{Fracción líquida} = \frac{m n}{m o} \times 100 ]

Ejemplos explícitos de aplicación están en las diapositivas. :contentReference[oaicite:9]{index=9}

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Sistemas con Transformaciones Invariantes

Las diapositivas cubren reacciones:
- Eutéctica
- Eutectoide
- Peritéctica
- Compuestos intermetálicos AnBm :contentReference[oaicite:10]{index=10}

Reglas para reacciones trifásicas

Incluyen:
- Ubicar la línea horizontal de reacción
- Identificar los tres puntos (izquierda, centro, derecha)
- Escribir la reacción en equilibrio

Todo esto se menciona en las “Rules of three-phase reactions". :contentReference[oaicite:11]{index=11}

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Introducción al Sistema Hierro–Carbono (Fe–C)

El sistema Fe–C es esencial en metalurgia, especialmente para aceros y fundiciones. Las diapositivas presentan ambas versiones:
- Diagrama estable Fe–C
- Diagrama metaestable Fe–Fe₃C (cementita) :contentReference[oaicite:12]{index=12}

Clasificación general

• Aceros: < ~1–1.5% C :contentReference[oaicite:13]{index=13}
• Fundiciones: > 2% C :contentReference[oaicite:14]{index=14}

Datos importantes del Fe

• Fe FCC y BCC, radios intersticiales
• Comparación con el tamaño del átomo de C (importante para solubilidad) :contentReference[oaicite:15]{index=15}

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Fases del Sistema Fe–C

Las fases mostradas en el diagrama incluyen:
- Ferrita (α)
- Austenita (γ)
- Ferrita δ (δ)
- Cementita (Fe₃C)
- Líquido (L)

Todas ilustradas en el diagrama metaestable. :contentReference[oaicite:16]{index=16}

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Microestructuras Típicas en Aceros

Acero hipoeutectoide (< 0.76 % C)

• Ferrita + perlita
• Formación de ferrita proeutectoide en bordes de grano :contentReference[oaicite:17]{index=17}

Acero eutectoide (≈0.76 % C)

• Perlita (láminas alternadas ferrita + cementita)

Acero hipereutectoide (> 0.76 % C)

• Cementita proeutectoide + perlita :contentReference[oaicite:18]{index=18}

Imágenes de microestructuras incluidas en las diapositivas:
- Perlita
- Ferrita
- Cementita proeutectoide
- Micrografías ópticas :contentReference[oaicite:19]{index=19}

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Influencia del Carbono en las Propiedades Mecánicas

Las diapositivas muestran cómo cambia:
- Dureza ↑
- Resistencia ↑
- Ductilidad ↓

Dependiendo del contenido de carbono:
- Hipoeutectoide
- Hipoeutectoide
- Hipereutectoide

Con curvas de comportamiento y texto explicativo. :contentReference[oaicite:20]{index=20}

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Recursos Multimedia

Las diapositivas incluyen enlaces a videos explicativos sobre el diagrama Fe–C:
- https://www.youtube.com/watch?v=tYk5NMylHc0 :contentReference[oaicite:21]{index=21}

Puedes agregar estos links como “material suplementario” en MkDocs.

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Imágenes Sugeridas para Agregar

• Guarda en diagramas-fase/img/:

• binario-ejemplo.png

• lectura-liquido-solido.png
• regla-palanca.png
• diagrama-fe-c.png
• microestructura-perlita.png
• cementita-proeutectoide.png

Y luego inserta así:

11. Bibliografía Sugerida

• Callister & Rethwisch – Materials Science and Engineering
• Smith – Foundations of Materials Science and Engineering
• Reed-Hill – Physical Metallurgy Principles