Análisis termodinámico de la descarburación de aceros

Abstract

El control del contenido en carbono en aceros pulvimetalúrgicos durante el tratamiento de sinterización requiere plantear el equilibrio y la cinética de la reacción del metal con la fase gaseosa. En este artículo se aborda el estudio termodinámico. En la práctica industrial se suelen emplear diferentes atmósferas, que pueden contener CO, CO 2 , CH 4 ó H 2 . Con ayuda de pro - gramas de cálculos termodinámicos como Thermo-Calc, es posible realizar estimaciones complejas de equilibrio. Se ha com - probado que la representación del diagrama de fases de un acero en el espacio de coordenadas potenciales actividad de carbono frente a 1/T facilita la selección de las atmósferas gaseosas de reacción. Se presenta también el modo de calcular analítica y gráficamente la actividad de carbono en función de la relación de presiones parciales p (CO)/ p (CO 2 ) y p (CH 4 )/ p (H 2 ). Como ejemplo, se ha estudiado el control de la descarburación en el hierro puro y en las aleaciones Fe-Cu y Fe-Cr.

It is necessary to study both the equilibrium and the kinetics of gas-solid reaction in order to control the carbon content of powder metallurgy steels during sintering. In this paper a thermodynamic study is given. Several atmospheres are used in industrial practice, that can contain CO, CO 2 , CH 4 or H 2 . With the aid of powerful software for thermodynamic calculations as Thermo-Calc, it is possible to do estimations of complex equilibria. It has been proved that representations of the phase diagram of a steel in the potentials space carbon activity vs. 1/T can help to select gas atmospheres. Here both a graphical and an analytical method are presented for calculating carbon activity as a function of the partial pressures ratios p (CO)/ p (CO 2 ) and p (CH 4 )/ p (H 2 ). As an example, the decarburation control in pure iron and in certain Fe-Cu and Fe-Cr alloys is studied.