ledeburita

La ledeburita es un constituyente estructural que se encuentra en el hierro fundido, y se forma cuando el metal fundido que contiene aproximadamente un 4.3% de carbono en peso se enfría desde el estado líquido. Consiste en una mezcla de austenita (a alta temperatura) y cementita (carburo de hierro, Fe₃C), que aparece como un patrón distintivo en red o en bloques cuando se graba bajo un microscopio. La fase se forma durante la solidificación cuando el contenido de carbono excede el límite de solubilidad del hierro, forzando al exceso de carbono a precipitar como carburo duro y frágil. Esta no es una fase pura, sino una mezcla eutéctica, lo que significa que se solidifica a una temperatura fija (alrededor de 1147°C) con una composición fija, muy similar a un sistema de aleación de dos ingredientes en ese aspecto.

En la práctica del hierro fundido, el contenido de ledeburita tiene una relación inversa directa con la maquinabilidad y la tenacidad. El hierro fundido blanco, que se solidifica rápidamente y retiene la ledeburita en su estructura, es extremadamente duro y frágil, lo que dificulta su mecanizado pero lo hace útil para aplicaciones resistentes al desgaste como revestimientos de molinos de molienda o rejas de arado. El hierro fundido gris, producido por un enfriamiento más lento o un tratamiento térmico de grafitización, descompone parcialmente la red de ledeburita en escamas de grafito y hierro más blando, creando un material que se mecaniza fácilmente y amortigua las vibraciones. El hierro dúctil se somete a esferoidización para convertir el carburo en nódulos. La presencia y morfología de la ledeburita se convierte, por lo tanto, en un punto de control primario en las operaciones de fundición, dictado por la velocidad de enfriamiento, el equivalente de carbono y el tratamiento térmico posterior a la fundición.

El término se origina de Ledebur, un metalúrgico alemán del siglo XIX, siguiendo la tradición teutónica de nombrar las fases metalúrgicas en honor a los investigadores que las caracterizaron. El diagrama de fases en sí fue establecido a través del estudio sistemático del sistema binario hierro-carbono por varios metalúrgicos que trabajaron a fines del siglo XIX, y la ledeburita se presenta como una característica definitoria de la composición eutéctica en ese diagrama.

Los problemas surgen cuando la ledeburita aparece inesperadamente en lo que debería ser un hierro fundido grafítico, lo que indica un contenido excesivo de carbono, un tiempo de enfriamiento insuficiente o un tratamiento térmico de grafitización inadecuado. Una pieza fundida con alto contenido de ledeburita se vuelve propensa a la fractura por choque térmico y es casi imposible de mecanizar sin rotura de herramientas. Por el contrario, en aplicaciones que requieren alta dureza, como equipos de trituración de rocas, la ledeburita se retiene deliberadamente e incluso se promueve a través de la composición química y la práctica de fundición. La microestructura puede modificarse parcialmente mediante tratamiento térmico, aunque la red eutéctica original generalmente resiste la disolución completa.

La ledeburita se encuentra en la intersección de la metalurgia de fundición y la química de fases. Aparece solo por encima del contenido de carbono eutéctico de aproximadamente 4.3%, lo que la hace completamente ausente en el acero. Su presencia o ausencia es a menudo la primera pista de diagnóstico al examinar una pieza fundida fallida o solucionar problemas en un proceso de fundición, razón por la cual los trabajadores de fundición aprenden a reconocer su apariencia bajo aumento antes de aprender técnicas avanzadas de metalografía.