Study of directionally solidified Fe – 4,25 %C eutectic alloy using electron backscatter diffraction (EBSD) technique

Estudio de la aleación eutéctica Fe - 4,25 %C solidificada direccionalmente mediante la técnica de difracción de electrones retrodispersados (EBSD)

Se utilizó la difracción de electrones retrodispersados para determinar la microestructura de un eutéctico. La aleación Fe - 4,25 % C se solidificó direccionalmente con una velocidad de crecimiento de 300 mm/h (83,3 μm/s) en un horno de vacío tipo Bridgman con refrigeración por metal líquido. Las fases eutécticas se han observado mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido. Se ha descrito la morfología de las fases eutécticas. El análisis EBSD revela una pronunciada dirección de la cementita en la microestructura producida por la solidificación direccional.

INTRODUCCIÓN

Las condiciones de solidificación afectan a las propiedades de los eutécticos. Los eutécticos tienen una microestructura fina y son materiales compuestos. El objetivo de los estudios de eutécticos es determinar sus propiedades mecánicas resultantes de la reducción del espaciado entre fases, la homogeneización de la estructura y el aumento de la superficie de las interfaces. El método Bridgman permitió comprender mejor los mecanismos físicos que controlan el desarrollo microestructural durante la solidificación direccional. El uso de mejores técnicas permite comprender la relación entre las propiedades y la microestructura de los eutécticos. Esto se aplica en particular a las técnicas de microscopía electrónica de transmisión, microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X y difracción de retrodispersión de electrones. Las condiciones de solidificación direccional con un gradiente de temperatura junto con la dirección de conducción del calor también influyen en el crecimiento de la cementita eutéctica.

En lo que respecta al crecimiento eutéctico, las estructuras están controladas por la relación entre el gradiente de temperatura G y la velocidad de crecimiento v. Un valor G/v relativamente alto da lugar a una estructura laminar cuasiregular con crecimiento en los bordes y un valor G/v más pequeño da lugar a una estructura ledeburítica con crecimiento cooperativo de austenita y Fe₃C. Dado que no se sabe con certeza cómo se relaciona la textura de crecimiento de la cementita eutéctica con su morfología de crecimiento, el presente estudio tiene como objetivo investigar esta relación [1]. Los estudios de las aleaciones eutécticas Fe - C [2÷11] son bien conocidos. También se ha tratado el tema del aumento del eutéctico ledeburítico, definiendo las direcciones de crecimiento de la cementita.

La figura 1 muestra un modelo tridimensional del eutéctico Fe(γ) - Fe₃C con las direcciones: , , . En los estudios de solidificación direccional de la aleación eutéctica Fe - C se utilizó la difracción de retrodispersión de electrones. La EBSD tiene un impacto notable en la caracterización de materiales, incluidos los eutécticos [8, 12÷14], mediante la vinculación directa de la microestructura y la textura cristalográfica para proporcionar datos cuantitativos.

METODOLOGÍA

La aleación eutéctica Fe - 4,25% C se preparó para este estudio en crisol de corindón bajo la protección de gas argón en un calentador tipo Balzers.