Diagrama Hierro-Carbono (Hugo Hdez. Morales)

En el diagrama de equilibrio o diagrama de fases hierro-carbono (Fe-C) (también diagrama hierro-carbono), se representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente, de modo tal que los procesos de difusión (homogeneización) tengan tiempo para completarse. Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos—temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones— por diversos métodos.

El hierro puro está presente en tres estados alotrópicos a medida que se incrementa la temperatura desde la temperatura ambiente:

• Hasta los 911 °C (temperatura crítica AC₃), el hierro ordinario cristaliza en el sistema cubico centrado en el cuerpo y recibe la denominación de hierro α (alfa) o ferrita. Es un material dúctil y maleable, responsable de la buena forjabilidad de las aleaciones con bajo contenido en carbono y es ferromagnético hasta los 770 °C (temperatura de Curuie a la que pierde dicha cualidad; se suele llamar también AC₂). La ferrita puede disolver pequeñas cantidades de carbono.
• Entre 911 y 1400 °C cristaliza en el «sistema cúbico de caras centradas» y recibe la denominación de hierro γ (gamma) o austenita. Dada su mayor compacidad la austenita se deforma con mayor facilidad y es paramagnética.
• Entre 1400 y 1538 °C cristaliza de nuevo en el «sistema cúbico de cuerpo centrado» y recibe la denominación de hierro δ (delta), que es en esencia el mismo hierro alfa pero con un parámetro de red mayor por efecto de la temperatura.

A mayor temperatura, el hierro se encuentra en estado líquido.

Si se añade carbono al hierro, aumenta su grado de macicez y sus átomos podrían situarse simplemente en los intersticios de la red cristalina de este último; sin embargo, en los aceros aparece combinado formando carburo de hierro (Fe₃C), es decir, un compuesto químico definido que recibe la denominación de cementita, de modo que los aceros aleados al carbono están constituidos realmente por ferrita y cementita.

En esta imagen podemos encontrar un ejemplo: