Problema tecnologia industrial. Sistema ferro-carboni

A la vista del següent diagrama de fases simplificat del sistema ferro – carboni:

a) Justifiqueu si les aliatges amb un 0,7% i un 5,0% de carboni són acers o foses. (0,5 punts)
b) Indiqueu la proporció de ferro i de carboni de l’aliatge de composició eutèctica. Quines fases es formaran en produir-se la solidificació del líquid per a aquesta composició? (0,5 punts)
c) Descriviu el procés de refredament d’un aliatge amb un 1,0% de carboni des dels 1.600ºC fins a la temperatura ambient. (0,5 punts)
d) Determineu la proporció dels constituents d’equilibri d’un aliatge amb un 0,5% de carboni a temperatura ambient. (0,5 punts)

a) La proporció de carboni d’un acer ha d’estar compresa entre el 0,025% i el 2%, per tant, l’aliatge amb un 0,7% de carboni és un acer. Les foses tenen una concentració de carboni compresa entre el 2% i el 6,67%, així doncs, l’aliatge amb un 5% de carboni és una fosa.

b) L’eutèctica correspon a l’aliatge que conté un 4,3% de carboni i un 95,7% de ferro. En solidificar-se, es formaran austenita i cementita.

c) Es tracta d’un acer, que a 1600 ºC es trobarà en estat líquid. A mesura que baixa la temperatura, començarà a solidificar-se a 1400 ºC i finalitzarà la solidificació a 1300 ºC, estant format en aquell moment per un 100% d’austenita. En continuar refredant, l’austenita es manté fins als 750 ºC, on comença a formar-se cementita. Finalment, a 700 ºC l’austenita restant es transforma, a través d’una reacció eutectoide, en ferrita i cementita, mantenint-se aquesta microestructura fins a temperatura ambient.

d) A temperatura ambient, les fases presents en equilibri per a aquesta composició seran ferrita i cementita. Aplicant la regla de la palanca:
$$\% \text{ferrita} = 100\cdot\frac{(6,67-0,5)}{(6,67-0)}= 92,5\%$$ per tant, hi haurà un $7,5\%$ de cementita.